端板螺栓连接钢梁—混凝土柱组合结构的开发研究

摘要

钢结构焊接抗弯节点易发生焊缝的脆性破坏，作为组合结构之一的型钢混凝土柱和钢梁连接节点现场焊接工作量大，施工复杂；而有关研究表明使用后张拉高强度螺栓和端板连接的创新性的构造措施能为纯钢结构或套管混凝土抗弯框架提供足够的强度和延性。在尽可能多的克服现有结构存在的一些问题、综合多种结构体系的优点的基础上，肖岩教授创造性的提出了狗骨式端板螺栓连接钢梁－混凝土柱组合结构。 端板螺栓连接钢梁－混凝土柱结构作为钢－混组合结构的一份子，既具有组合结构共有的优越性，还有其自身特性。这种结构最大特点是避免了现场焊剂，安装速度快，施工性能好。由于钢－混组合结构是今后多高层建筑应用的主要结构形式之一，端板螺栓连接钢梁－混凝土柱组合结构无疑具有很强的工程应用价值。对这种新型结构体系抗震性能的研究是肖岩教授课题组的主要任务。作为研究结构体系的基础，本文重点研究了这种结构体系的节点抗震性能。 本文对端板螺栓连接和狗骨式作了深入的研究与探讨，并对三组足尺的边节点试件进行了低周反复循环荷载作用下的试验研究，着重分析了该新型组合节点在模拟地震作用下的抗震性能、影响因素及应力传递机制。 这种组合节点具有稳定的较高的承载力；关于其刚度，可视设计需要，将其设计成刚性组合节点或半刚性组合节点，影响节点初始刚度的最主要因素是高强螺栓的预应力；钢梁翼缘削弱能有效的保护焊缝，还能在削弱部位形成较长的塑性区，因此狗骨式节点具有更大的延性和更好的耗能能力。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1端板螺栓连接钢梁-混凝土柱组合结构的概念

1.1.1概念提出的背景

1.1.2建议的混凝土柱-钢梁抗弯框架的连接方式

1.2钢-混凝土组合结构概述

1.2.1钢-混凝土组合结构的优越性

1.2.2美日对RCS组合结构的研究

1.2.3钢-混凝土组合结构的研究现状

1.2.4钢-混凝土组合结构的应用

1.3端板螺栓连接概述

1.3.1端板螺栓连接的优缺点

1.3.2端板螺栓连接的计算模型

1.4塑性铰外移简述

1.5本课题的研究意义与来源

1.6本文研究的主要目的与内容

第2章端板螺栓连接钢-混组合节点的强度与刚度

2.1概述

2.2连接的强度

2.2.1螺栓计算

2.2.2端板厚度计算

2.3连接的刚度

第3章钢梁塑性铰外移的研究

3.1概述

3.2塑性铰外移的必要性

3.2.1塑性区范围太小

3.2.2梁翼缘上的应力分布不均匀

3.2.3构造的缺陷

3.2.4塑性铰外移的优越性

3.3塑性铰外移的基本形式

3.4狗骨式连接的设计方法

3.4.1 FEMA对狗骨式连接的设计方法

3.4.2逐渐削弱式设计方法

3.4.3逐渐削弱式与圆弧削弱式的比较

3.5狗骨式连接运用的延伸

3.5.1在钢柱-钢梁抗弯框架中的运用

3.5.2在钢骨混凝土柱-钢梁抗弯框架中的运用

3.5.3在钢筋混凝土柱-钢梁抗弯框架中的运用

3.6小结

第4章端板螺栓连接钢－混组合节点的试验设计

4.1概述

4.2试验目的

4.3试验模型

4.4试件设计

4.5试件制作

4.6材性试验

4.7加载方案

4.7.1加载方式

4.7.2加载装置设计

4.7.3加载制度

4.8量测内容及数据处理方法

4.8.1量测内容

4.8.2测点布置

4.8.3量测数据处理方法

4.8.4滞回曲线处理

第5章端板螺栓连接钢-混组合节点的试验研究

5.1试件安装

5.2试件的破坏过程

5.3试验结果

5.3.1骨架曲线

5.3.2梁端荷载-位移滞回曲线

5.3.3弯矩-总转角滞回曲线

5.3.4核芯区水平剪力-剪切变形角滞回曲线

5.3.5弯矩-连接转角滞回曲线

5.3.6 应变

5.4试验分析

5.4.1骨架曲线分析

5.4.2节点强度

5.4.3节点刚度

5.4.4延性

5.4.5耗能能力

5.4.6滞回曲线分析

5.4.7狗骨式分析

5.4.8高强螺栓分析

5.4.9端板分析

5.5节点受力机理分析

结论

参考文献

致谢

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