装配式钢板笼混凝土框架中节点抗震性能研究

摘要

钢板笼混凝土结构具有承载力高、延性好的特点，同时便于工厂化生产，有利于节约成本，缩短工期。然而目前国内外学者对钢板笼混凝土结构的研究较少，而钢板笼混凝土中节点又是钢板笼混凝土框架结构中的薄弱之处，影响结构整体的抗震性能，因此需要对钢板笼混凝土中节点抗震性能进行系统地研究。　　本文采用数值模拟方法对装配式钢板笼混凝土中节点的力学性能、工作机理进行研究，提出了一种钢板笼混凝土中节点有限元计算模型。该模型采用约束混凝土本构以及软化拉压杆模型，计算得到钢板笼混凝土中节点预测结果并对预测结果中的各项抗震指标进行分析。主要研究内容如下：　　1）基于相似理论以及等强换算，依照现有规范《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）设计了一组装配式钢板笼混凝土框架中节点试件的拟静力试验，试件包括现浇钢板笼混凝土中节点、现浇钢筋笼混凝土中节点、装配式钢板笼混凝土中节点以及全钢板笼梁柱现浇节点。　　2）基于大型通用有限元软件ABAQUS分别采用实体单元模型和纤维梁单元模型对已有钢筋混凝土节点的抗震性能结果进行非线性有限元模拟，并对试验结果与数值模拟结果进行比较，对比结果表明：基于纤维梁单元模型得到的节点抗震性能数值模拟结果与试验结果吻合良好，比基于实体单元模型得到的节点抗震性能数值模拟结果与试验结果更为接近，验证了纤维梁单元节点模型对钢筋混凝土节点抗震性能模拟的有效性以及模型中单元选取、材料本构的合理性。　　3）基于前述钢筋混凝土纤维梁单元节点模型，其中梁、柱采用梁单元，节点核心区采用简化的软化拉压杆模型，依据相同的核心混凝土约束机理近似地用提高系数Kpcs得到钢板笼混凝土纤维梁单元节点模型，对已有钢板笼混凝土节点的试验结果和在ABAQUS中计算得到数值模拟结果加以比较，结果对比表明：数值模拟结果与试验结果吻合良好，验证了钢板笼混凝土纤维梁单元节点模型的有效性以及模型中单元选取、材料本构的合理性。　　4）在前述钢筋笼混凝土纤维梁单元节点模型和钢板笼混凝土纤维梁单元节点模型的基础上，对本课题组试验设计中的钢板笼混凝土中节点以及钢筋笼混凝土中节点抗震性能进行非线性有限元分析，并对不同轴压比下的钢板笼混凝土中节点抗震性能进行了预测，预测结果对比表明：钢板笼混凝土中节点总体抗震性能优于同等强度换算得到的钢筋笼混凝土中节点。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2 钢板笼混凝土结构简介

1.3装配式中节点研究现状

1.4 钢板笼混凝土研究现状

1.5 节点抗剪承载力模型概述

1.6 本文主要研究工作

第二章 装配式钢板笼混凝土框架中节点抗震试验设计

2.1 引言

2.2 试件设计

2.3 加载方案与试验装置

2.4 应变片及位移计布置

2.5 抗震性能主要指标

2.6 本章小结

第三章 材料本构及节点计算模型简介

3.1 ABAQUS模拟平台简介

3.2 材料本构关系

3.3节点计算模型简介

3.4 本章小结

第四章 钢板笼混凝土框架中节点数值仿真分析

4.1实体单元模型

4.2纤维单元模拟节点试验

4.3钢板笼混凝土框架中节点滞回性能预测

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1研究结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果