T形钢管混凝土梁柱腹板贯穿式节点抗震性能有限元分析

摘要

钢管混凝土结构在不断发展过程中形成异形钢管混凝土结构，异形钢管混凝土结构以其核心混凝土承载力高，延性较好，对于普通钢筋混凝土异形柱所普遍存在的高抗震设防烈度和高层建筑中应用的缺陷得到了良好克服，同时与墙体等厚且无突出柱脚的良好建筑平面性能使其在实际工程中得到了广泛认可。近年来国内外专家对异形钢管混凝土-钢梁节点研究较多，对于异形钢管混凝土-混凝土梁研究较少，本文在课题组已有研究成果基础上，针对T形钢管混凝土柱-混凝土梁腹板贯穿式节点和T形钢管混凝土柱-钢梁腹板贯穿式两种节点的抗震性能进行了研究，主要研究内容以及取得的成果如下： （1）运用有限分析软件ABAQUS分别以牛腿长度、轴压比、贯穿板厚度、钢管壁厚为主要变化参数建立了9个T形钢管混凝土柱-混凝土梁腹板贯穿式节点有限元模型，以轴压比、贯穿板厚度、型钢翼缘厚度、钢管壁厚为主要变化参数建立9个T形钢管混凝土柱-钢梁腹板贯穿式节点的有限元模型，对其进行单调荷载加载以及往复位移加载，得到各节点的滞回曲线，并对其延性与耗能、强度退化、刚度退化等进行了分析。分析表明两类节点滞回曲线饱满，节点的刚度与强度退化都较为稳定，抗震性能优越。 （2）通过分析两类节点应力-应变云图，分析两类节点的裂缝开展过程和模型剪应力的变化规律，结果表明混凝土梁腹板贯穿式节点的破坏为牛腿外侧的梁端裂缝开展至贯穿整个梁截面导致节点模型承载力迅速降低，钢梁腹板贯穿式节点的破坏形态为翼缘屈曲，钢管壁鼓曲撕裂。 （3）通过骨架曲线、强度退化曲线、刚度退化曲线以及延性和耗能系数对比分析各项变化参数对节点性能的影响，分析结果表明，由于梁柱截面刚度相差较大，轴压比的改变对于两类节点模型延性有略微提升，但对于其他性能影响有限，牛腿长度的增加对混凝土梁腹板贯穿式节点的极限承载力提升明显，最高达到23.87%，而对耗能能力有所降低；贯穿板厚度的增加对两类节点的初始刚度提升明显，对钢梁的延性和能量耗散系数有所提升，对混凝土梁延性和能量耗散系数有所降低，这是由于两类节点破坏形态差异导致。钢管壁厚度的增加对极限承载力和初始刚度有所提升，延性和耗能性能提升。翼缘厚度与极限承载力正相关，与耗能和延性负相关。

目录

声明

第1章 绪论

1.1钢管混凝土原理

1.2钢筋混凝土异形柱

1.3钢管混凝土异形柱

1.4钢管混凝土框架梁柱节点研究现状

1.4.1钢管混凝土框架梁柱节点的类型特点

1.4.2普通钢管混凝土柱-钢梁节点研究现状

1.4.3普通钢管混凝土柱-混凝土节点研究现状

1.4.4异形钢管混凝土柱-钢梁节点研究现状

1.5本文的研究意义和主要工作

第2章 有限元简介与本构模型

2.1有限元简介

2.2材料的本构关系

2.2.1混凝土本构关系

2.2.2钢材本构关系模型

第3章 T形钢管混凝土柱-混凝土梁腹板贯穿式节点抗震性能有限元分析

3.1有限元模型建立

3.1.1节点模型尺寸

3.1.2部件接触属性

3.1.3加载制度

3.1.4边界条件

3.1.5单元划分

3.1.6网络划分

3.2有限元结果分析

3.2.1静力加载分析

3.2.2抗震性能分析

3.2.3滞回性能

3.2.4骨架曲线

3.2.5延性与耗能特性

3.2.6强度退化

3.2.7刚度退化

3.2.8影响因素分析

3.2.9本章小结

第4章T形钢管混凝土柱-钢梁节点腹板贯穿式节点抗震性能有限元分析

4.1有限元模型的建立

4.1.1模型的尺寸

4.1.2模型其他参数

4.2有限元结果分析

4.2.1静力加载分析

4.2.2抗震性能分析

4.2.3滞回性能

4.2.4骨架曲线

4.2.5延性与耗能

4.2.6强度退化

4.2.7刚度退化

4.2.8影响因素分析

4.3本章小结

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2研究展望

致谢

参考文献