T形钢管混凝土框架外加强环板式节点抗震性能研究

摘要

异形钢管混凝土结构不仅具有普通钢管混凝土结构的优越性能，同时还可以做到与墙体等厚，避免房间出现棱角以及增加使用面积。由于该结构的这些突出优点，近年来国内外许多学者对异形钢管混凝土结构进行了大量地研究。不过，目前的研究主要集中在异形钢管混凝土柱，对异形钢管混凝土梁柱节点的研究较少，而且也只是侧重于异形钢管混凝土柱-钢梁节点。对于异形钢管混凝土柱-混凝土梁节点的研究基本处于空白状态。本文在刘记雄博士对T形钢管混凝土柱-混凝土梁外伸端板连接节点与加强环筋连接节点抗震性能试验研究及有限元分析的基础上，提出基于T形钢管混凝土柱-混凝土梁的外加强板环式连接节点，并建立33个该节点模型，利用ABAQUS软件对其中15个节点模型进行抗震性能研究，对其余18个节点模型进行正交试验分析。主要研究内容与成果如下：
　　（1）利用ABAQUS软件建立T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点有限元模型，并分析此类节点的工作机理。节点的裂缝发展经历初裂、通裂、极限、破坏四个过程；牛腿在梁端荷载的传递过程中起到桥梁作用；最终以牛腿与梁交界处形成塑性铰而破坏，符合“强节点弱构件”的抗震设计思想。
　　（2）在低周往复荷载作用下，对节点模型的抗震性能进行分析。节点模型均在核心区产生应力集中，不过参数的变化导致应力集中以及向四周扩散的程度有所差异。各节点模型的滞回曲线形状饱满，没有捏缩现象，滞回性能良好；位移延性系数均大于1.93，等效粘滞阻尼系数均大于0.180，能量耗散系数均大于1.134，其抗震性能指标远远超过普通钢筋混凝土结构的要求，部分甚至超过型钢混凝土结构的要求。另外，节点的刚度退化曲线基本上符合标准正态分布，这是由于钢管对核心混凝土的套箍作用，才使得刚度退化趋势逐渐变缓，从而体现此类节点良好的抗侧移能力。
　　（3）通过参数分析，了解节点抗震性能指标随参数的变化规律。框架梁配筋率增大不仅可以提高节点承载能力，而且对其抗震性能提高也很有帮助；牛腿长度增大虽对节点承载力能力较为有利，但对其抗震性能影响比较有限。
　　（4）节点模型正交试验得出各因素对节点极限承载力、位移延性系数以及能量耗散系数三个性能指标的影响程度。结果表明对三个性能指标影响最为显著的均是框架梁配筋率，框架梁混凝土强度等级增加可以提高节点极限承载力，但是其增幅过大不利于节点抗震性能，所以工程设计时应合理地选择框架梁混凝土强度等级。
　　最后，在总结全文的基础上，提出本课题的研究展望。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1选题背景及研究意义

1.2钢管混凝土柱的特点及应用

1.3异形钢管混凝土柱的特点及应用

1.4钢管混凝土框架梁柱节点的类型及研究现状

1.5本文的主要工作

第2章 节点有限元分析

2.1概述

2.2模型设计

2.3有限元模型建立

2.4节点工作机理分析

2.5本章小结

第3章 节点抗震性能分析

3.1节点应力分布

3.2抗震性能评价

3.3影响因素分析

3.4本章小结

第4章 有限元正交分析

4.1正交设计方法

4.2节点有限元正交设计

4.3有限元结果正交分析

4.4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