变截面方钢管轻骨料混凝土柱-箱形梁与H形钢梁折线隔板贯通节点抗震性能研究

摘要

本文通过对变截面方钢管轻骨料混凝土柱-箱形梁与 H形钢梁折线隔板节点和基本型节点进行了循环往复加载试验，研究了折线隔板加强极造对该类节点抗震性能的影响，获得了节点的破坏模式、滞回曲线、承载力、塑性转角、延性系数、骨架曲线、刚度退化和关键部位应变演化规律等抗震性能指标。根据无量纲化的骨架曲线和卸载刚度曲线，建立了折线隔板节点恢复力模型，并验证了其精度。对隔板贯通节点进行基于结极椭球面断裂模型和椭球面屈服模型的断裂机理和屈服机制分析，对比研究了基本型异型节点和折线隔板节点的屈服机制和断裂演化规律，建议了该类异型节点的延性极造设计方法，提出了此类节点的抗弯、抗剪承载力计算式。
　　试验和有限元分析结果表明，基本型异型节点的箱形梁与H形梁的塑性转角分别约为0.025rad和0.03rad，其箱形梁塑性转角未达到FEMA要求的0.03rad。相比基本型异型节点试件，折线隔板节点的承载力提高49.5%~89.1%，位移延性系数达2.0以上，塑性转角为0.033~0.05rad。折线隔板末端形成塑性铰、梁翼缘对接焊缝延性拉裂、节点区梁腹板焊缝撕裂为折线隔板节点的主要破坏模式，基本型异型节点的典型破坏模式是梁翼缘对接焊缝脆断。折线隔板节点中，折线隔板加强极造消除了柱隔板与梁翼缘间剧烈的几何变化，缓解了对接焊缝处应力集中，降低了对接焊缝的应力负担，使得节点变形能力大大提高。加载至破坏，该类节点的节点域未进入屈服，贯通隔板与柱壁板间焊缝未剪切开裂。切开方钢管柱发现，柱内轻骨料混凝土未发生破坏或剥离。节点的抗震性能主要由钢梁、隔板及其焊缝（而非轻骨料混凝土）主导。

目录

声明

1. 绪论

1.1 论文选题背景

1.2 国内外研究现状

1.3本文的主要工作

1.4本章小结

2. 变截面方钢管轻骨料混凝土柱-箱形梁与 H 形钢梁折线隔板贯通节点试验

2.1试验方案

2.2材性试验

2.3隔板贯通节点试件试验过程及破坏形态

2.4折线隔板节点试件破坏模态分析

2.5 轻骨料混凝土破坏情况

本章小结

3. 变截面方钢管轻骨料混凝土柱-箱形梁与 H 形钢梁折线隔板贯通节点试验结果分析

3.1滞回曲线

3.2 承载力退化

3.3 骨架曲线

3.4 恢复力模型

3.5 位移延性

3.6刚度退化

3.7 耗能能力

3.8节点区应变分析

本章小结

4. 变截面方钢管轻骨料混凝土柱-箱形梁与 H 形钢梁折线隔板贯通节点数值分析

4.1 节点有限元模型建立

4.2数值模拟加载方案

4.3 数值模拟结果分析

本章小结

5. 变截面方钢管轻骨料混凝土柱-箱形梁与 H 形钢梁折线隔板贯通节点抗震设计方法

5.1 节点抗剪承载力计算

5.2 节点抗弯承载力计算

5.3节点抗拉承载力计算

5.4节点构造设计参数选取

5.5 变截面方钢管轻骨料混凝土柱-箱形梁与H形钢梁节点抗震构造

本章小结

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在学研究成果

致谢