新型卷边PEC柱-钢梁双T形钢焊接连接组合框架中间层倒塌机理

摘要

PEC柱是一种新型部分外包组合柱，充分发挥钢材和混凝土各自力学优势与组合效应，因而其具有较高的承载力、较大的抗侧刚度以及良好的耗能能力。传统的 PEC柱是采用热轧薄壁钢板组合截面，在翼缘之间设置横向筋，存在双向刚度差异和施工的困难，课题对此提出了采用翼缘卷边和增设拉结板条的新型PEC柱。目前，对PEC柱的相关研究主要集中在构件和节点连接方面，结构体系层面上的研究尚不充分，因此有必要对PEC柱-钢梁组合框架抗震性能进行深入研究。
　　本文以采用高强预拉对穿螺栓T形焊接连接的新型卷边PEC柱-钢梁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，以1:2缩尺制作试件并进行水平低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究，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建对比分析，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。研究结果显示：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；T形件的设置既保证了节点的必要刚度，又能实现梁端塑性铰位置远离节点区域，更好满足了“强节点”的抗震要求；试件最终倒塌破坏模式为 T形件外端附近梁截面形成塑性铰的塑性机构，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。研究成果为卷边 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支撑。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 相关课题研究的发展与现状

1.3 对已有研究成果的总结

1.4 课题创新点-组合框架倒塌机理

1.5 本文研究的内容

1.6 本章小结

第二章 新型卷边PEC柱-钢梁双T形钢焊接连接组合框架试验设计

2.1 试验概况

2.2 试件设计与加工

2.3 材料的力学性能

2.4 试验测试设备的设计与布置

2.5 本章小结

第三章 新型卷边PEC柱-钢梁双T形钢焊接连接组合框架试验研究

3.1 试验现象及力学性能分析

3.2 试验结果分析

3.3 本章小结

第四章 新型卷边PEC柱-钢梁双T形钢焊接连接组合框架有限元模拟对比分析

4.1 引言[39-41]

4.2 有限元模型的建立

4.3 有限元模拟结果及对比分析

4.4 本章小节

第五章 新型卷边PEC柱-钢梁双T形钢焊接连接组合框架在轴向力作用下有限元对比分析

5.1 参数的设定及加载方案

5.2 模拟结果对比分析

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

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