薄壁钢板PEC柱-钢梁（截面削弱）端板连接组合框架中间层倒塌机理

摘要

部分外包混凝土组合柱（PEC柱）即在H型钢或钢板组合H形截面的翼缘之间设置横向拉结筋，并浇筑混凝土形成的组合柱。当下，国际上对于PEC柱的研究主要集中在构件和节点方面，而国内PEC柱-钢梁组合框架结构体系层面的研究相对空缺，为此，对PEC柱-钢梁组合框架结构体系的研究工作不仅具有较大的理论意义，且具有一定的工程应用价值。
　　本文选取高强预拉对穿螺栓端板连接的薄壁钢板组合截面PEC柱-钢梁（削弱截面）组合框架层中间子结构作为研究对象，根据实验室加载设备能力，在1:2缩尺制作试件并进行拟静力试验研究，得到试件结构的滞回曲线和塑性倒塌机构。同时，采用有限元软件ABAQUS对试验试件进行有限元模拟对比分析，验证了有限元模型的合理性，并进一步研究了轴向力和梁柱刚度匹配对试件受力性能的影响规律。通过试验和模拟数据整理，分析得到了试件结构承载力、抗侧刚度退化规律、节点连接性能、耗能能力、变形模式、节点域传力机理和倒塌破坏机理等抗震性能。结果表明：试件具有较高的承载能力、较大的初始抗侧刚度和良好的耗能能力；新型卷边PEC框架柱平均分担层间剪力，且层间侧移表现为剪切型变形模式；预拉对穿螺栓连接表现出部分自复位功效；梁端截面削弱实现了塑性铰形成处偏离节点区，保证了连接具有良好的转动能力和耗散地震能能力；更好满足了“强节点”的抗震要求；试件最终倒塌破坏模式为梁端削弱截面形成塑性铰的塑性倒塌机构，对应试件整体、层间侧移和节点连接转角均超过大震层间侧移最大限值1/30，表明该结构体系具有良好的抗倒塌能力。研究成果为 PEC柱相关框架结构体系的后续研究和工程应用推广提供了理论基础和技术储备。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2论文中相关内容的研究

1.3本文的研究内容

1.4本章小结

第二章 组合框架试件的设计

2.1试验概况

2.2试件设计与制作

2.3材料的力学性能

2.4试验测试设备的布置

2.5本章小结

第三章 薄钢板组合PEC柱-钢梁(BRS)端板对穿螺栓连接组合框架倒塌机理试验研究

3.1试验过程及破坏特征

3.2试验结果分析

3.3节点域传力机理

3.4本章小结

第四章 薄钢板组合PEC柱-钢梁(BRS)端板对穿螺栓连接组合框架有限元分析

4.1引言

4.2有限元模型的创建

4.3模拟结果与试验结果对比

4.4本章小结

第五章 薄钢板组合截面PEC柱-钢梁组合框架有限元参数分析

5.1模拟试件设计

5.2模拟结果对比

5.3本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

作 者 简 历

攻读硕士学位期间主要参与的科研项目

攻读硕士学位期间发表的论文