复合墙板与钢框架连接节点的试验研究

摘要

带复合墙板钢框架结构体系在建筑领域中得到了广泛的应用研究，复合墙板与钢框架的连接节点对这种结构体系抗震性能有重要的影响，是保证复合墙板与钢框架共同作用的关键因素，其性能直接影响结构体系的刚度、稳定性和承载能力。如果地震时节点破坏，会使墙板脱落、塌落并引起严重的次生灾害。目前国内针对复合墙板与钢框架连接节点的定量研究还很少，节点样式多，目前还没有形成统一的节点设计标准。开展复合墙板与钢框架连接节点的分析研究，对推动带复合墙板钢框架结构体系在行业中的进一步发展，势必产生积极的促进作用。本文通过循环加载试验，对复合墙板与钢框架的连接节点的抗震性能进行了细致深入的研究，并利用大型通用有限元分析软件ABAQUS进行了数值模拟。主要工作内容及成果如下:
　　 (1)对砌块墙体、钢筋混凝土墙体、轻钢龙骨墙板、蒸压加气混凝土墙板和复合墙板与钢框架的连接形式以及连接节点的破坏模态和作用机理进行了概述，提出了节点对钢框架抗震性能的影响程度，并对新型连接节点进行了展望，为以后的工程应用提供理论与试验依据。
　　 (2)为研究连接节点的受力机理及破坏模式，对五榀带复合墙板钢框架结构模型进行了水平反复荷载作用下的试验研究。系统对比了连接节点骨架曲线与整体结构骨架曲线，分析了墙板、节点预埋件、钢丝、混凝土的应力应变曲线。试验结果表明:该种节点有良好的承载力并能实现墙板与钢框架安全有效的连接，预埋件保证了钢框架与墙板之间的协同作用，斜向交叉钢板的设置提高了整体框架以及节点的极限承载力，改善了墙板与钢框架的协同作用。
　　 (3)使用ABAQUS对带预埋件的复合墙板进行了非线性有限元分析。混凝土和预埋件采用实体单元，钢丝采用桁架单元。采用CAE建模的方法，模拟带预埋件的复合墙板在水平反复荷载作用下的破坏模式。结果显示有限元模拟结果效果良好，破坏模式与试验现象相同，都是发生在复合墙板角部节点处，由混凝土的破坏引起。但是与试验模型相比，有限元模型刚度略大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 钢结构住宅墙体(板)与钢框架连接节点的研究现状

1．2．1 墙体与钢结构的连接节点应用与研究现状

1．2．2 墙板与钢结构的连接节点应用与研究现状

1．3 课题的提出

第2章 试验设计

2．1 试验目的

2．2 试件设计与制作

2．2．1 材性试验

2．2．2 试件设计

2．2．3 试件的制作安装

2．3 试验方案

2．3．1 量测内容及数据采集方式

2．3．2 应变片布置

2．3．3 加载装置与加载方案

第3章 试验结果及分析

3．1 试验现象及结果分析

3．1．1 试验现象

3．1．2 试验现象的对比分析

3．2 骨架曲线

3．2．1 骨架曲线分析

3．2．2 骨架曲线对比分析

3．2．3 骨架曲线屈服位移和极限位移的确定

3．3 应力应变曲线

3．3．1 墙板应力应变曲线

3．3．2 节点应力应变分析

3．4 本章小结

第4章 非线性有限元分析

4．1 ABAQUS简介

4．2 有限元模型的建立

4．2．1 材料的本构模型

4．2．2 单元的选取

4．2．3 定义接触和边界条件

4．3 ABAQUS计算结果

4．4 本章小结

第5章 结论和展望

5．1 主要工作和结论

5．2 研究展望

参考文献

致谢

发表论文和参与科研情况