钢梁—钢筋混凝土柱柱贯穿型节点受力性能研究

摘要

建筑结构领域中，在大力开发研制新型材料以改善结构性能的同时，也在积极地利用现有的工程材料进行组合，使结构的性能更为优越、造价更为经济、施工更为方便快捷。从工程材料学科发展情况来看，全新工程材料的应用目前还处在探索阶段，在最近几十年内还未发现其它优质材料有代替钢材和混凝土的趋势<'[1]>，因而在二十一世纪的中前期，建筑结构的主体材料仍将是钢和混凝土<'[1]>。在这样的背景下，将钢与混凝土两种性能迥然不同的材料进行组合，是目前工程界改善结构性能的主要手段之一。RCS组合框架是由钢筋混凝土柱与钢梁组成的组合结构体系，它充分地利用和发挥了钢和钢筋混凝土构件各自的优点，是一种低成本高效率的结构形式。 本文针对钢梁一钢筋混凝土柱组合结构体系中柱贯穿型节点进行了试验研究，并依据试验结果对节点的受力机理，包括节点强度、刚度、影响因素等进行了分析，主要内容集中在以下几个方面： 1．对3个节点试件在低周反复荷载作用下的破坏形态、滞回曲线特性、刚度变化、屈服荷载、极限荷载、破坏荷载、延性性能、耗能能力、节点域关键部位的应变分布情况及节点核心区的受力情况进行了试验研究和理论分析； 2．用ANSYS有限元程序对试验过程进行了模拟，考察了各试件节点域的应力分布状况，并与试验结果进行了对比； 3．介绍了光纤光栅传感技术在土木工程领域中的应用研究现状及其基本原理，并通过对比试验，进一步验证了试验数据的可靠性。 最后，在总结论文全部工作的基础上提出了一些尚待解决的问题。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2美日及我国RCS组合框架梁柱节点的研究

1.2.1美国RCS组合框架梁柱节点的研究状况

1.2.2日本RCS组合框架梁柱节点的研究状况

1.2.3我国的RCS组合结构研究现状

1.3本文研究的指导思想

1.3.1明确研究对象

1.3.2研究任务

第2章钢梁与混凝土柱连接节点的试验

2.1测试内容

2.2试件的设计

2.3量测点布置

2.4加载制度及加载装置

2.5材料性能试验

2.5.1钢材的材性试验

2.5.2混凝土的材性试验

第3章钢梁与混凝土柱连接节点的试验研究与理论分析

3.1各节点试件试验现象及结果

3.1.1 GJ-1试验现象及结果

3.1.2 GJ-2试验现象及结果

3.1.3 GJ-3试验现象及结果

3.2各节点试件破坏特征分析

3.3各节点试件的滞回性能

3.3.1荷载-位移滞回曲线

3.3.2骨架曲线

3.4各节点试件的延性及耗能能力

3.4.1节点试件屈服与破坏的确定

3.4.2节点试件的延性

3.4.3节点试件的耗能能力

3.5节点域关键点应变分布情况

3.5.1钢梁翼缘的应变分布

3.5.2钢梁腹板的应变分布

3.5.3连接底板的应变分布

3.5.4混凝土中纵筋的受力分析

3.5.5锚栓的变形分析

3.6试验总结

第4章试件受力性能的非线性有限元分析

4.1有限元分析技术概述

4.2有限元分析计算步骤

4.3模型的选取

4.3.1钢筋混凝土单元

4.3.2型钢单元

4.4混凝土本构模型的选取

4.5几何模型的建立

4.5.1模型的设计

4.5.2材料属性

4.6单元划分

4.7计算收敛问题及处理方法

4.8有限元计算结果分析

4.8.1骨架曲线的对比分析

4.8.2应力、应变分布

第5章光纤光栅传感器在试验中的应用

5.1光纤光栅传感器在土木工程中的应用研究状况

5.2光纤光栅传感技术的基本原理

5.2.1光纤光栅的基本结构

5.2.2光纤光栅的传感原理

5.2.3光纤光栅的制作

5.2.4光纤光栅传感系统的基本结构

5.2.5光纤光栅解调技术

5.3光纤光栅应变传感器与电阻应变片的对比试验研究

5.4光纤光栅传感器用于土木工程所遇到问题及解决途径

5.5结论

第6章结论与展望

6.1本文结论

6.2有待研究的问题

作者攻读硕士学位期间发表的论文

参考文献

致谢