钢管混凝土外包式柱脚节点性能试验研究

摘要

柱脚是钢结构中上部主体结构与基础连接的重要节点，是决定其稳定承载力的主要因素，在结构中起着重要的作用。它能有效地固定柱身并将柱下端的轴力、弯矩和剪力传递给基础，使上部结构与基础有效地连接在一起。 随着钢管混凝土应用的逐步广泛，钢管混凝土柱脚的应用也日渐增多，但目前对于钢管混凝土外包式柱脚的认识尚不成熟。因此，有必要对钢管混凝土外包式柱脚各方面的性能和受力机理进行深入的研究，以为工程设计提供科学的依据。 本文以一个普通的钢管混凝土柱外包式柱脚试件的拟静力试验为基础，采用有限元方法作为辅助分析手段，对钢管混凝土外包式柱脚节点的刚性程度、延性、承载力和受力机理进行了分析和研究。然后基于试验和有限元结果就此类节点的性能和受力机理做出了一些结论和预测，并据此提出了一些工程建议。另外，本文还提出了一种新的钢管混凝土柱外包式柱脚的构造形式，即在钢管内设置芯柱，并以此制作了一个试件进行试验，将其与普通的钢管混凝土柱外包式柱脚试件的试验结果进行对比，最终得出此种构造形式对钢管混凝土外包式柱脚节点各方面性能的影响。此外，本文还对钢管混凝土外包式柱脚压弯极限承载力的计算方法做了一些初步探讨，提出了一些计算建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2研究现状

1.3本文研究的主要内容

第2章钢管混凝土外包式柱脚节点拟静力试验

2.1试验目的和主要内容

2.2试验方法

2.2.1试件设计和制作

2.2.2加载装置设计

2.2.3试验加载方案

2.2.4试件测点布置

2.3.1材性

2.3.2试验现象与破坏模式

2.3.3试件荷载-位移滞回曲线

2.3.4柱脚节点刚度分析与评价

2.3.5柱脚节点承载力分析与评价

2.3.6柱脚节点延性分析与评价

2.3.7芯柱对柱脚节点性能的影响小结

2.4本章小结

第3章钢管混凝土外包式柱脚节点受力机理分析

3.1引言

3.2柱脚节点轴压机理分析

3.2.1钢管混凝土与外包钢筋混凝土抗压效能分析

3.2.2钢管混凝土与外包钢筋混凝土轴力沿柱高变化情况

3.2.3栓钉传力性能分析

3.2.4平截面问题

3.2.5柱脚锚栓受力分析

3.2.6内置芯柱外包式柱脚节点轴压受力机理初探

3.3柱脚节点压弯机理分析

3.3.1钢管混凝土与外包钢筋混凝土抗弯效能分析

3.3.2钢管混凝土与外包钢筋混凝土弯矩沿柱高变化情况

3.3.3栓钉传力性能分析

3.3.4平截面问题

3.3.5外包钢筋混凝土抗剪性能分析

3.3.6内置芯柱外包式柱脚节点压弯受力机理初探

3.4本章小结

第4章钢管混凝土外包式柱脚节点有限元分析

4.1引言

4.2有限元模型

4.2.1单元类型及材料模型

4.2.2有限元模型的建立

4.3轴压有限元分析结果

4.3.1钢管混凝土与外包钢筋混凝土轴力沿柱高变化情况

4.3.2平截面问题

4.3.3柱脚锚栓受力分析

4.3.4底板底面应力分布情况

4.4压弯有限元分析结果

4.4.1柱顶水平荷载—柱顶位移曲线

4.4.2钢管混凝土截面弯矩的计算

4.4.3钢管混凝士与外包钢筋混凝土弯矩沿柱高变化情况

4.4.4平截面问题

4.4.5柱脚锚栓受力分析

4.4.6钢管混凝土与外包钢筋混凝土抗剪性能分析

4.5本章小结

第5章钢管混凝土外包式柱脚压弯极限承载力的计算方法

5.1引言

5.2按照配置腹筋的工字形截面偏压构件计算

5.3按照无腹筋的工字形截面偏压构件计算

5.4分析与评价

5.5本章小结

第6章结论

6.1结论

6.1.1刚度

6.1.2极限承载力

6.1.3延性

6.1.4受力机理

6.2通过有限元进行的预测

6.3工程建议

参考文献

致谢