Z形柱框架节点抗剪性能试验研究及非线性有限元分析

摘要

目前，Z形截面柱在我国住宅建筑中已有广泛应用，但目前对其受力性能研究还不够全面。其中，对Z形柱框架节点的抗剪性能研究还未见于文献。本文针对Z形柱框架节点受剪性能进行试验研究和理论分析，揭示了其受剪破坏机理和规律，提出了可供工程设计采用的抗剪承载力设计计算方法。
　　 首先，对Z形柱框架节点进行抗剪承载力试验，通过分析试验过程中构建裂缝的开展、破坏形态等试验现象，探索了Z形柱框架节点受剪破坏的机理及受剪破坏规律，并初步给出了轴压比、配箍率和肢高厚比等因素对试件抗剪承载力的影响。
　　 接着，在试验结果的基础上对Z形柱框架节点进行非线性有限元计算，进一步比较分析了轴压比、配箍率和肢高厚比对试件抗剪承载力的影响。得到如下主要结论：轴压比和配箍率是影响Z形柱节点抗剪承载力的主要因素，肢高厚比的影响相对较小。
　　 最后，在试验数据和有限元数值模拟的基础上，对Z形柱框架节点抗剪承载力的计算方法进行研究，得到了Z形柱框架节点抗剪承载力回归公式和可应用于工程设计使用的抗剪承载力计算公式，并给出了若干设计建议，供工程设计人员参考。

目录

文摘

英文文摘

术语、符号说明

一、术语

二、符号

第一章 绪论

1.1 本研究的背景和意义分析

1.1.1 异形柱结构体系的发展和应用概况

1.1.2 Z形截面混凝土柱的研究背景和意义

1.2 本研究的现状、目的和内容

1.2.1 Z形截面柱柱身的研究现状

1.2.2 异形柱节点抗剪承载力的研究现状

1.2.3 本研究的目的和内容

第二章 Z形柱框架节点试验方案

2.1 试件模型的设计和制作

2.2 材料性能试验

2.3 试验加载装置和加载方案

2.3.1 试验加载装置

2.3.2 试验加载方案

2.3.3 试验数据的测量

第三章 试验结果及其分析

3.1 试验现象

3.1.1 主要试验结果

3.1.2 裂缝开展与破坏形态

3.1.3 钢筋应力

3.1.4 节点核心区混凝土应力

3.2 节点变形性能分析

3.3 节点抗剪性能影响因素分析

3.3.1 轴压比的影响

3.3.2 柱配箍率的影响

3.4 本章小结

第四章 Z形柱框架节点非线性有限元分析

4.1 概述

4.1.1 钢筋混凝土结构非线性有限元分析现状[31]

4.1.2 ADINA软件介绍[34][35][36]

4.2 前处理

4.2.1 ADINA中混凝土模型

4.2.2 ADINA中钢筋模型

4.2.3 模型的建立

4.3 求解

4.4 计算结果及分析

4.4.1 计算结果与试验对比

4.4.2 各影响因素对试件节点抗剪承载力的影响

4.5 本章小结

第五章 Z形柱框架节点抗剪承载力计算方法

5.1 抗剪承载力拟合公式

5.1.1 其他截面异形柱框架节点抗剪承载力公式

5.1.2 Z形柱框架节点抗剪承载力试验结果回归公式

5.1.3 Z形柱框架节点抗剪承载力整体回归公式

5.2 抗剪承载力工程设计公式

5.2.1 箍筋项系数偏下限取值

5.2.2 混凝土项系数偏下限取值

5.2.3 Z形柱节点抗剪承载力设计计算建议公式

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文