基于节点域破坏的外包U型钢混凝土组合梁与方钢管混凝土柱组合节点承载能力的理论分析

摘要

外包U型钢-混凝土组合梁是将钢板冷弯成带外翻翼缘的U型钢梁，然后浇筑素混凝土，并且与楼板形成T形组合截面。U型钢与混凝土之间通过栓钉或者回形隔板等抗剪连接件来保证二者协同作用，提高了梁的整体刚度与强度。目前，关于外包U型钢混凝土组合梁与方钢管混凝土柱组合节点的研究比较少，这严重限制了其应用与推广。 本文设计了两种新型的外包U型钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱组合节点的构造形式，即负弯矩钢筋局部贯穿柱的形式与负弯矩钢筋均不贯穿柱的形式。本文通过理论分析，利用ANSYS软件对该组合节点在静力作用下的破坏模式进行了界定。重点研究了节点在单调荷载与低周往复荷载作用下基于节点区破坏的力学性能，研宄表明:单调荷载作用下，这两种不同的节点构造形式，其节点梁端极限承载力变化不大。 利用ANSYS软件对该组合节点进行变参数分析，包括柱内混凝土强度、柱的轴压比、外环加强板宽度等对节点梁端极限承载力以及节点耗能能力与延性的影响。分析结果表明:柱内混凝土强度对梁端极限承载力影响较小，随着混凝土强度的增大，梁端极限承载力呈现小幅增加;轴压比对节点的梁端极限承载力影响比较明显，轴压比越大，节点的承载力就越小;加强环板的外伸长度对梁端极限承载力影响不大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 方钢管混凝土柱与U型外包钢-混凝土梁组合节点的研究现状

1．2．1 国内外钢管混凝土柱的研究现状

1．2．2 国内外U型外包钢-混凝土梁的研究现状

1．2．3 国内外钢管混凝土柱与钢梁组合节点的研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 外包U型钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱组合节点有限元建模

2．1 ANSYS有限元分析的理论基础

2．1．1 引言

2．1．2 钢材的弹塑性本构关系

2．1．3 混凝土的破坏准则与本构关系

2．2 节点有限元模型的建立与求解

2．2．1 有限元建模的基本假定

2．2．2 节点模型单元类型的选取

2．2．3 建立实体模型及划分网格

2．2．4 边界条件与加载制度

2．2．5 定义分析类型和分析选项

2．2．6 求解的收敛问题

2．2．7 求解与结果后处理

2．3 本章小结

第3章 节点破坏模态界定

3．1 引言

3．2 方钢管混凝土柱轴压比与梁柱线刚度比

3．3 节点破坏形式的界定

3．4 本章小结

第4章 基于梁柱节点核心区破坏的单调荷载作用下的非线性有限元分析

4．1 引言

4．2 施加梁端单调荷载梁柱节点的非线性有限元分析

4．2．1 组合梁纵筋应力分布

4．2．2 节点域混凝土的应力分布

4．2．3 节点域型钢应力分布

4．3 单调荷载作用下节点的参数分析

4．3．1 引言

4．3．2 U型外包钢梁的高度

4．3．3 加强环板的外伸宽度

4．3．4 方钢管柱内混凝土强度

4．3．5 柱顶施加荷载大小

4．4 负弯矩钢筋贯穿与负弯矩钢筋截断两类节点对比

4．5 本章小结

第5章 基于梁柱节点核心区破坏的低周荷载作用下的非线性有限元分析

5．1 引言

5．2 节点的滞回曲线与骨架曲线

5．3 延性及耗能分析

5．3．1 节点的耗能能力

5．3．2 节点的延性

5．4 节点应力分布及破坏分析

5．4．1 节点变形分析

5．4．2 节点区混凝土应力分析

5．4．3 节点区型钢应力分布

5．5 节点的参数分析

5．5．1 加强环板的外伸长度

5．5．2 轴压比

5．5．3 柱内混凝土强度

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况