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構不僅具有強度高、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，其應用前景較好，因此國內(nèi)外越來越多的學者對其的研究密切關注，但是目前國內(nèi)外學者對這種組合結構的研究并不多，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構的推廣應用具有重要的理論意義與工程應用價值，同時，將為《異形鋼管混凝土結構技術規(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?，耗能系?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的基礎上，分析了影響這些指標的主要因素，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

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)點域的應力分布情況，并與試驗結果進行對比，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。分析結果表明：有限元計算結果與試驗結果比較吻合，表明本文有限元計算時所采用的鋼材本構關系、混凝土本構關系、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