钢框架梁与混凝土核心筒剪力墙节点受力性能分析

摘要

高层和超高层建筑在我国迅速发展，其中高层建筑结构形式多采用钢框架与混凝土核心筒组合结构。这种结构形式能够发挥剪力墙结构抗侧刚度强和钢结构承载力高的优点，但要使两种不同刚度结构体系协调配合，共同受力，关键在于钢框架与混凝土核心筒之间位移的协调以及力的有效传递。梁墙节点是梁、墙连接的关键构件，研究并弄清楚梁墙节点的受力性能、破坏机理，使节点设计得传力明确、计算可靠、结构合理是十分重要的。 目前虽然组合结构梁墙节点已经广泛应用，但是节点形式单一，试验和研究落后于工程实际，本文在总结前人节点试验和研究的基础上改进了一种新的钢梁与混凝土剪力墙组合结构节点，利用ANSYS有限元软件建立梁墙节点模型，模拟并分析了刚接节点、铰接节点在弯剪作用下的受力性能，考虑了水平荷载和构造参数对梁墙节点受力性能的影响，为实际工程节点设计提供参考和建议。本文的工作主要有以下几个方面： 一、设计组合结构梁墙节点构造参数，并建立组合结构梁墙有限元模型。本文在梁墙节点有限元模拟中考虑了预埋钢构件与混凝土的粘结滑移，考虑了连接板与螺栓、钢梁腹板的接触问题，本文主要研究钢构件的受力，剪力墙钢筋混凝土采用整体建模。 二、利用ANSYS有限元软件模拟刚接节点和铰接节点两组模型在弯剪作用下的受力情况，研究两组不同刚度节点承载能力和各构件受力状况，通过节点滞回曲线分析低周往复荷载下节点延性和抗震性能，得到节点弯剪作用下的受力性能，并对比分析节点刚度对节点受力性能的影响。 三、通过节点梁端施加低周循环往复荷载，模拟水平荷载对节点受力性能的影响。建立4种不同构造参数20个梁墙节点模型，对比分析节点构造参数对梁墙节点弯剪作用下受力性能的影响。得出预埋件锚固深度必须超过剪力墙中线，加强焊缝质量能显著提高节点承载能力，加大连接板厚度能提高节点极限荷载等结论。 最后，总结本文的研究内容和结论，提出有利构造措施，并展望进一步的研究方向。

目录

声明

第一章 绪论

1. 1 课题研究的背景与意义

1. 2 钢梁-混凝土剪力墙节点类型

1. 3 钢梁-混凝土剪力墙节点研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.3.3 梁墙节点研究依然存在的问题

1. 4 本文研究的主要内容

第二章 节点设计及模型建立

2. 1 节点设计

2.1.1 节点构造

2.1.2 基本假定及节点构件参数

2.1.3 接触和边界条件

2. 2 有限元模型建立

2.2.1 单元选取

2.2.2 材料本构关系和破坏准则

2.2.3 网格划分

2.2.4 非线性有限元求解方法

2. 3 有限元分析内容

2. 4 本章小结

第三章 钢梁与混凝土墙节点有限元计算分析

3. 1 钢梁与剪力墙刚接节点受力性能分析

3.1.1 荷载条件和计算结果

3.1.2 受力性能分析

3.1.3 延性分析

3. 2 钢梁与混凝土墙铰接节点受力性能

3.2.1 荷载条件和计算结果

3.2.2 受力性能分析

3.2.3 延性分析

3. 3 刚接节点与铰接节点对比

3.3.1 承载能力对比

3.3.2 各构件受力性能对比

3.3.3 延性对比

3. 4 本章小结

第四章 水平荷载和构造参数对节点受力的影响

4. 1 节点水平荷载研究背景

4.1.1 高层建筑水平荷载

4.1.2 计算模型及假定条件

4.1.3 钢梁-混凝土墙节点水平方向承载力

4. 2 钢梁与混凝土墙节点水平荷载下有限元分析

4.2.1 荷载条件和计算结果

4.2.2 节点水平荷载受力性能分析

4.2.3 水平荷载与竖向荷载对比分析

4. 3 构造参数对节点受力的影响

4.3.1 混凝土剪力墙配筋率的影响

4.3.2 预埋钢板锚固深度的影响

4.3.3 钢梁翼缘宽度的影响

4.3.4 连接板厚度的影响

4. 4 本章小结

第五章 总结和展望

5. 1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢