钢筋混凝土框架异型中节点抗剪承载力及ABAQUS非线性有限元分析

摘要

由于大跨、重载工业厂房及高层建筑结构等现代建筑中广泛存在钢筋混凝土框架异型节点,且国内外大量震害表明,此异型节点的受力特征明显不同于常规节点。为直观了解该类节点的受力及传力机理,对12个异型节点构件进行了低周反复加载试验,得到了异型节点构件的破坏模式、受力机理、特征荷载和耗能能力,进一步分析了节点抗剪承载力的影响因素。
　　在试验基础上,采用ABAQUS软件对框架异型中节点进行了非线性有限元模拟分析,计算结果显示:在节点核心区对角线方向有很明显的斜压应力带,在小核心区域最大,且最大主应力为压应力;节点区裂缝先出现在小核心区,通裂后斜裂缝才在小核心外的大核心区出现并扩展。而大小梁刚度相差较大的构件节点区裂缝主要发生在沿大小梁高度差的区域内,主要沿着小梁上端部到大梁下端部的方向发生破坏(即沿核心区对角线BE向比另一对角线AD向破坏严重),斜裂缝单向分布,大核心对角线BE向裂缝分布密且主裂缝较宽;通过对比分析,构件节点的受力机理、破坏形态、裂缝发展以及荷载位移曲线,与试验结果符合较好。
　　通过有限元软件对特殊配筋构造措施的构件(J?11、J?12)进行了加载过程受力分析,分析结果表明:采用梁垂直加腋措施后(构件J?11),节点核心区的混凝土得到了增加,且有效地转移了梁端塑性铰,从而减小了节点核心区钢筋与混凝土间的滑移,延缓或减少出现在节点区的裂缝;小梁弯折钢筋处由于应力集中,在小梁与加腋交界处首先发生破坏,避免了节点区过早破坏;采用交叉弯折梁筋措施后(构件J?12),有利于在加载初期转移梁端塑性铰,相对提高梁对节点核心区的约束作用,待荷载增大后交叉弯折钢筋转移梁端塑性铰效果不明显,构件的抗震性能没有得到改善。
　　分别对平面异型中节点和空间异型中节点进行分析,并参考北山和宏试验关于直交梁影响效应的研究,可知直交梁对构件节点区的约束作用不宜考虑过大,建议我国现行混凝土结构设计规范(GB50010?2010)、抗震设计规范(GB50011?2010)在满足规范约束条件时,基于规范(GB50010?2010、GB50011?2010),根据通裂阶段构件节点剪力的试验值、有限元值、公式5.7计算的剪力值,修正有关参数并推导该类异型节点受剪承载力公式,为该类节点的合理设计提供依据。

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第一章 绪论

1.1节点的研究背景

1.2 RC框架梁柱节点研究现状

1.3 RC框架梁柱节点的破坏类型

1.4 节点的分类

1.5 本文的主要研究内容

第二章 RC框架变梁异型节点试验研究

2.1 试验方案设计

2.2 试验方法

2.3 试验破坏过程

2.4 异型节点试件抗剪承载力的主要影响因素分析

2.5 滞回曲线分析

2.6 荷载?位移骨架曲线分析

2.7 本章小结

第三章 有限元理论基础及有限元模型建立

3.1 ABAQUS有限元软件介绍[35~39]

3.2 RC框架异型节点构件有限元模型的选择

3.3节点构件有限元模型的建立及计算

3.4本章小结

第四章 节点构件非线性有限元计算结果分析

4.1 低周往复加载构件受力全过程分析

4.2 单向加载梁端荷载—位移曲线

4.3 低周往复加载梁端滞回曲线

4.4 本章小结

第五章 RC框架节点抗剪承载力计算

5.1 节点抗剪承载力计算公式推导和比较

5.2公式参数推算

5.3本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢