PEC柱-型钢梁框架中节点抗震性能试验研究

摘要

薄柔H型钢部分包裹混凝土(PEC)组合结构与传统纯钢结构和钢筋混凝土结构相比具有施工速度快，承载能力高，受力性能、耐火性能及经济性良好，梁柱节点易于处理等优点，受到越来越多的关注，目前国内已开展了相关研究。端板连接是工程实际中应用最多的典型半刚性连接，国内外对钢结构端板连接的动力及静力性能均有较广泛的研究，但近年来对于PEC柱-型钢梁端板连接框架中节点抗震性能的研究相对较少，对其破坏模式、受力性能的认识还不够全面和深入。因此有必要开展对PEC柱-型钢梁端板连接节点的抗震性能研究，为以后设计、施工提供参考。
　　本文设计制作了4个部分包裹混凝土组合柱-型钢梁端板连接框架中节点缩尺试件，对其进行了拟静力加载试验。探讨了端板厚度、柱翼缘宽厚比、加背垫板构造措施等对其连接性能的影响。观察各个试件的破坏过程，通过对框架节点位移计、百分表和关键部位应变片的数据处理，分析了试件的滞回性能、极限承载力、刚度退化、延性、耗能能力等相关抗震性能指标。研究结果表明：梁翼缘腹板屈曲明显，靠近节点域梁端出现塑性铰；滞回曲线呈饱满的梭形，试件屈服后各级承载力退化系数在0.9左右，加载过程中刚度退化稳定；节点位移延性系数在3.70~5.30之间，等效粘滞阻尼系数在0.39~0.484之间，满足抗震设计要求，框架具有良好的延性和耗能能力。框架节点屈服机制符合“强柱弱梁”、“强节点弱构件”的抗震设计准则。通过增大端板厚度、减小柱翼缘宽厚比以及增设背垫板的方式均能提高试件极限承载力，其中端板厚度由18mm提高到24mm，承载力提高了7.07%；柱翼缘宽厚比由8降低到6，承载力提高了17.3%；增设厚度为24mm的背垫板，承载力提高了14.23%。
　　本文在试验研究的基础上，利用有限元分析软件ABAQUS建立了试件的三维参数化空间模型，对框架中节点试件进行了有限元对比分析验证与相关参数拓展研究。通过本文的研究，可以为国家相关规范的制定和指导工程设计提供参考依据。

目录

声明

1绪论

1.1 H型钢部分包裹混凝土组合柱的特点及应用

1.2梁柱节点的分类及端板连接节点

1.3部分包裹混凝土组合结构研究现状

1.4端板连接节点研究现状

1.5课题提出背景及本文主要内容

2 PEC柱-钢梁端板连接框架中节点抗震性能试验

2.1 试验概况

2.2 试验目的

2.3 材料力学性能试验

2.4端板连接节点低周反复加载试验

2.5 试验结果与分析

2.6关键部位应变分布

2.7 试验小结

3 PEC柱-型钢梁端板连接框架中节点有限元模拟

3.1材料的本构关系

3.2建模方法

3.3 有限元模拟结果

3.4 有限元拓展分析

3.5 有限元分析结论

4结论和展望

4.1结论

4.2建议和展望

参考文献

在学研究成果

致谢