T形钢管混凝土内贴板加强式梁柱节点抗震性能研究

摘要

节点设计是钢管混凝土框架结构抗震设计的关键问题，异形钢管混凝土柱在对室内空间的利用及美观性方面具有重要的优势。异形钢管混凝土柱的节点特别是混凝土梁节点形式的研究还有较大的不足之处。本文综合了解了针对异形钢管混凝土柱的一系列节点形式的研究成果，提出了内贴板加强节点形式，建立了11个T形钢管混凝土柱-混凝土梁内贴板加强节点模型和9个T形钢管混凝土柱-钢梁内贴板加强节点模型，结合ABAQUS的非线性有限元分析功能得到节点的相关抗震参数进行研究，进行的主要工作与相关结论如下： （1）对节点模型进行低周往复位移加载，并分析其工作机理。混凝土梁节点模型核心区混凝土裂缝开展在初裂、贯通、极限及破坏阶段出现显著特征，形成明显塑性铰破坏。而对于钢梁节点模型的破坏形式主要可以分为梁端弯曲破坏、核心区剪切破坏和柱端压弯破坏三类。内贴板承担了节点核心区较大的剪切应力，能够较好的将应力传递给核心区混凝土，减慢混凝土裂缝的开展速度。 （2）对模型滞回曲线、骨架曲线、强度及刚度退化曲线、位移延性系数和等效粘滞阻尼系数进行分析，评价各节点抗震性能。各节点模型滞回曲线较饱满，位移延性系数与等效粘滞阻尼系数两个抗震性能指标明显超过普通钢筋混凝土结构和型钢混凝土结构。同时刚度退化曲线呈下凹形状，下降逐渐减慢，趋于收敛，表明节点延性及耗能性能好，抗侧移能力较强。 （3）分析牛腿长度、牛腿腹板及翼缘厚度、轴压比、内贴板高度、内贴板厚度5个因素对混凝土梁节点抗震性能的影响，以及轴压比、钢梁腹板及翼缘厚度、内贴板高度、内贴板厚度4个因素对钢梁节点抗震性能的影响。牛腿长度和内贴板厚度增大对混凝土节点的承载力、延性性能和耗能能力有较大的提升。适当的参数设计对于提高钢梁节点承载力和抗震性能有一定帮助，而轴压比、钢梁截面尺寸、内贴板高度及厚度增幅过大则会削弱节点的抗震性能。这对内贴板加强形式节点的抗震设计提出了合理的要求和建议。 最后，总结全文，分析有待深入探讨的问题，在此基础上提出本课题的研究展望。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 异形钢管混凝土柱的优越性及性能研究

1.3 异形钢管混凝土框架梁柱节点性能研究

1.3.1 钢管混凝土框架梁柱节点类型

1.3.2 钢管混凝土柱-混凝土梁节点性能研究

1.3.3 异形钢管混凝土柱-钢梁节点性能研究

1.4 本文的研究工作

第2章 T形钢管混凝土梁柱框架节点有限元模型计算与分析

2.1 概述

2.2 材料本构关系

2.2.1 混凝土本构模型

2.2.2钢材本构模型

2.3 有限元模型建立

2.3.1 模型尺寸

2.3.2 相互作用

2.3.3边界条件

2.3.4加载方式

2.3.5 单元类型选择及网格划分

2.4 有限元模型计算结果与分析

2.4.1混凝土梁

2.4.2钢梁

第3章 T形钢管混凝土柱-混凝土梁内贴板加强节点抗震性能

3.1 节点抗震性能评价

3.1.1 滞回曲线

3.1.2 骨架曲线

3.1.3延性性能和耗能能力

3.1.4强度退化

3.1.5 刚度退化

3.2 参数分析

3.2.1 牛腿长度

3.2.2 牛腿翼缘及腹板厚度

3.2.3 轴压比

3.2.4 内贴板高度

3.2.5 内贴板厚度

3.3 本章小结

第4章 T形钢管混凝土柱-钢梁内贴板加强节点抗震性能

4.1 节点抗震性能评价

4.1.1 荷载-位移滞回曲线

4.1.2 骨架曲线

4.1.3延性性能和耗能能力

4.1.4 强度退化

4.1.5 刚度退化

4.2 参数分析

4.2.1 轴压比

4.2.2 框架梁翼缘及腹板厚度

4.2.3 内贴板高度

4.2.4 内贴板厚度

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献