T形鋼管混凝土組合柱—鋼梁連接節(jié)點抗震性能研究.pdf

1、T形鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)不僅具有強度高、延性好、抗震性能優(yōu)越以及施工周期短等優(yōu)點，還具有肢厚同墻厚，避免房間棱角突出，影響美觀，有利于空間的布局，增加了房間面積使用率的獨特優(yōu)勢，其應(yīng)用前景較好，因此國內(nèi)外越來越多的學(xué)者對其的研究密切關(guān)注，但是目前國內(nèi)外學(xué)者對這種組合結(jié)構(gòu)的研究并不多，特別是對T形鋼管混凝土組合柱一鋼梁連接節(jié)點理論和試驗研究也更少。本文對T形鋼管混凝土組合柱一鋼梁連接節(jié)點的抗震性能進行了試驗研究和非線性有限元分析，其研究成果

2、對促進異形鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用具有重要的理論意義與工程應(yīng)用價值，同時，將為《異形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的編制提供參考依據(jù)。本文研究內(nèi)容及其成果主要包括以下幾個方面：
　　 1.按照1:1.5的縮尺比例，設(shè)計制作了3類共9個T形鋼管混凝土組合柱-鋼梁連接節(jié)點試件(其中3個外伸端板連接節(jié)點，3個頂?shù)捉卿撨B接節(jié)點試件，3個雙腹板頂?shù)捉卿撨B接節(jié)點)，并進行了低周反復(fù)荷載作用下的擬靜力試驗。研究不同規(guī)格高強螺栓或不同厚度鋼板的節(jié)

3、點滯回性能、強度退化、剛度退化以及延性系數(shù)和耗能能力，根據(jù)試驗現(xiàn)象和結(jié)果初步分析了這些連接節(jié)點的破壞特征和破壞機理。
　　 2.通過低周往復(fù)荷載作用下的擬靜力試驗，對9個T形鋼管混凝土組合柱-鋼梁連接節(jié)點試件的抗震性能進行了研究。試驗結(jié)果表明：各試件的滯回曲線表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，外伸端板連接節(jié)點曲線形狀比較飽滿，均呈紡錘形，耗能能力比較好，耗能系數(shù)大于2.01；頂?shù)捉卿撨B接節(jié)點曲線形狀有捏攏現(xiàn)象，呈倒S形，耗能系數(shù)大于1.88；

4、雙腹板頂?shù)捉卿撨B接節(jié)點曲線形狀有捏攏現(xiàn)象，呈倒S形，耗能能力比頂?shù)捉卿摵茫哪芟禂?shù)大于1.95。全部節(jié)點具有顯著的強度和剛度退化；位移延性系數(shù)均大于等于2；等效粘滯阻尼系數(shù)均大于0.25。
　　 3.按照Rvafiq Hasan等人的節(jié)點分類方法，對三類T形鋼管混凝土組合柱-鋼梁連接節(jié)點剛性進行了分析判別，研究結(jié)果表明：異形鋼管混凝土組合柱-鋼梁外伸端板連接節(jié)點和異形鋼管混凝土組合柱-鋼梁雙腹板頂?shù)捉卿撨B接節(jié)點屬于半剛性連接；而

5、頂?shù)捉卿撨B接節(jié)點在加載初期屬半剛性連接，加載后期屬于鉸接連接。
　　 4.在對比各試件極限抗彎抗剪承載力、延性及變形能力等指標(biāo)的基礎(chǔ)上，分析了影響這些指標(biāo)的主要因素，并對各試件節(jié)點域的受力情況進行了計算分析，提出了節(jié)點設(shè)計建議和改進措施；
　　 5.按照試件實際尺寸，利用有限元軟件ANSYS10.0對異形鋼管混凝土組合柱-鋼梁外伸端板連接，雙腹板頂?shù)捉卿撨B接以及頂?shù)捉卿撨B接節(jié)點的抗震性能進行了非線性有限元分析，根據(jù)分析結(jié)

6、果考察了外伸端板連接節(jié)點、頂?shù)捉卿撨B接節(jié)點和雙腹板頂?shù)捉卿撨B接節(jié)點的滯回性能以及各試件節(jié)點域的應(yīng)力分布情況，并與試驗結(jié)果進行對比，同時對不同軸壓比、不同核心混凝土強度等級以及不同的鋼管壁厚度對節(jié)點抗震性能影響進行分析。分析結(jié)果表明：有限元計算結(jié)果與試驗結(jié)果比較吻合，表明本文有限元計算時所采用的鋼材本構(gòu)關(guān)系、混凝土本構(gòu)關(guān)系、求解方法和有限元計算模型等是合理、可靠的，該計算模型可以為后續(xù)進行多參數(shù)分析提供參考依據(jù)；軸壓比(0.2-0.5之間