框架结构轻钢加层钢柱脚节点力学性能分析

摘要

近年来,在旧有房屋増层改造工程中,轻钢加层以其重量轻、施工速度快等优点而被广泛使用。加层柱脚节点作为连接原结构与加层钢结构的枢纽,是保证加层结构成功的关键部位。目前我国还没有相关的规程和规范作为该节点的设计依据,所以对轻钢加层柱脚节点进行研究变得尤为重要。
　　加层柱脚节点的抗震性能决定了加层后整体结构的抗震性能,而采用传统的直接钻孔连接法、柱主筋连接法和U型箍连接法设计的柱脚节点的抗震性能较差。在轻钢加层工程中,作者借鉴了外包式柱脚的构造形式,设计了一种能够满足加层需要且抗震性能较高的柱脚连接形式,即先在原结构柱顶浇筑一定高度的能够满足钢柱安装要求的放大截面的混凝土柱头,再在其上安装钢柱,并在钢柱底部浇筑外包钢筋混凝土。
　　为了研究工程中应用的增加新浇柱头和钢柱外包混凝土的柱脚节点的抗震性能,本文采用ABAQUS有限元分析软件对该柱脚节点进行数值模拟。为了对比说明该柱脚节点抗震性能,本文同时建立了钢柱直接加层的柱脚节点模型,通过对两种不同连接形式的柱脚节点的变形、各部分的应力、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等进行比较,以分析两种柱脚连接形式的受力机理、破坏形式和抗震性能等。通过改变新浇柱头和钢柱外包混凝土中纵筋和箍筋的大小,分析影响该柱脚节点受力性能的主要因素。
　　本文的研究成果对轻钢加层柱脚节点的设计有一定的参考意义,可供同类工程借鉴。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

第二章 框架结构轻钢加层钢柱脚节点的设计

2.1 加层柱脚节点的设计依据

2.2 轻钢加层工程实例

2.3 外包式加层钢柱脚节点连接形式

2.4 本章小结

第三章 轻钢加层钢柱脚节点的有限元模型建立

3.1 概述

3.2 柱脚节点的有限元模型简化

3.3 材料本构模型

3.4 柱脚节点的有限元模型

3.5 本章小结

第四章 轻钢加层钢柱脚节点的有限元模拟结果分析

4.1 不同连接形式的节点的受力性能

4.2 纵筋配筋率对 JD1受力性能的影响

4.3 箍筋大小对 JD1受力性能的影响

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 有待研究的问题

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况