型钢混凝土转换柱段受剪性能的研究

摘要

在高层或超高层建筑钢结构中，广泛采用底部数层十字形型钢混凝土柱，上部箱型截面钢柱，中间存在从十字形钢柱向箱形钢柱过渡的转换柱段。我国规程《型钢混凝土组合结构技术规程》和《高层民用建筑钢结构技术规程》规定转换柱段的长度较长，致使转换柱段的施焊难度很大，制作成本较高。与其力学性能相关的研究资料尚很少见。本文利用ANSYS程序对型钢混凝土转换柱段的受剪性能进行数值模拟分析。 模拟在不同剪跨比、轴压力系数、配箍率、型钢腹板厚度、混凝土强度等级下转换柱段的受剪承载力。并分析十字形钢柱腹板伸入箱形柱内的长度对转换柱段的最大受剪承载力的影响。给出转换柱段的受剪承载力计算公式和十字形钢柱腹板伸入箱形柱内的长度建议值。 研究水平低周反复荷载下转换柱段的抗震性能，分析不同的十字形钢柱腹板伸入箱形柱内的长度、剪跨比、轴压力系数、配箍率等对转换柱段抗震性能的影响。对不同模型的滞回曲线进行对比分析，得出各自的延性系数和等效粘滞阻尼系数。 对比分析了考虑粘结滑移和未考虑粘结滑移对转换柱受剪承载力的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2型钢混凝土结构的应用

1.2.1型钢混凝土结构在国外的应用

1.2.2型钢混凝土结构在我国的应用

1.3型钢混凝土框架节点的研究现状

1.3.1试验研究

1.3.2有限元分析

1.4型钢混凝土柱转换节点

1.4.1《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001)中的规定

1.4.2《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)中的规定

1.4.3日本规范《（铁）骨溶接接合部の標準デイテ一ル》中的规定

1.5课题的目的意义和本文研究内容

1.5.1目的和意义

本文工作

第二章型钢混凝土转换柱段的有限元建模

2.1概述

2.2有限元模型的取用

2.2.1 ANSYS有限元模型

2.2.2本文有限元单元的取用

2.2.3材料非线性问题的求解

2.2.4数值算法的步骤及有关说明

2.3建模及网格划分

2.3.1建模

2.3.2网格划分

2.3.3有限元建模

2.4边界及加载

2.5求解

2.6结果分析与研究

2.7本章小结

第三章型钢混凝土转换柱段受剪承载力的研究

3.1概述

3.1.1国外有关规范公式简述

3.1.2国内有关规范公式简述

3.2影响转换柱段受剪承载力的因素

3.2.1试验研究分析

3.2.2混凝土强度等级对最大受剪承载力的影响

3.2.3型钢腹板厚度对最大受剪承载力影响

3.2.4箍筋对最大受剪承载力影响

3.2.5剪跨比对最大受剪承载力影响

3.2.6轴压力对最大受剪承载力影响

3.3转换柱段剪切破坏下受剪承载力计算公式

3.4从承载力角度建议十字形钢柱腹板伸入箱形柱内的长度

3.5本章小结

第四章型钢混凝土转换柱段的抗震性能有限元分析

4.1模型介绍

4.2水平低周反复荷载处理

4.3滞回曲线性态分析

4.4延性性能与耗能能力

4.4.1延性性能

4.4.2耗能能力

4.4.3影响延性的因素

4.5本章小结

第五章考虑粘结滑移的转换柱段受剪承载力的研究

5.1概述

5.2型钢混凝土转换柱段的粘结机理

5.3考虑粘结滑移的型钢混凝土转换柱段的数值模拟

5.3.1粘结滑移的模拟

5.3.2模拟结果分析

5.4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

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