鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點拉彎性能及框架連續(xù)倒塌性能.pdf

1、高層建筑容積率高的特點決定了結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生連續(xù)性倒塌，將導(dǎo)致慘重的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，產(chǎn)生惡劣的社會影響。因此，結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能已引起研究者的廣泛重視。節(jié)點作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接部件，其力學(xué)性能是結(jié)構(gòu)體系能否抵抗連續(xù)性倒塌的關(guān)鍵因素之一。當(dāng)結(jié)構(gòu)柱發(fā)生破壞后，與之相連的節(jié)點需在承擔(dān)彎矩的同時尚能承擔(dān)附加拉力，并將荷載傳遞給結(jié)構(gòu)其它構(gòu)件，但現(xiàn)有研究多關(guān)注節(jié)點在彎矩作用下的承載力以及變形能力，對拉彎作用情況則很少涉及；此外，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)體系

2、的整體抗連續(xù)倒塌性研究多側(cè)重于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對組合結(jié)構(gòu)則關(guān)注較少。為此，本文對鋼管混凝土節(jié)點在拉力和彎矩荷載共同作用下的力學(xué)性能以及框架柱破壞后的鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)的反應(yīng)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的試驗研究和理論分析，具體包括以下四部分內(nèi)容：
　?。?）以 Benchmark框架為原型，建立了基于9層鋼管混凝土平面框架的精細(xì)化有限元分析模型，其中，對于所研究節(jié)點采用實體單元模擬，而其它構(gòu)件則采用梁單元模擬。為驗證精細(xì)化模型在分析結(jié)構(gòu)

3、抗連續(xù)倒塌性能的正確性和適用性，同時建立了全部構(gòu)件采用梁單元以及全部構(gòu)件采用實體單元的有限元分析模型，利用上述三類模型對該框架關(guān)鍵節(jié)點的彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線以及框架整體抗側(cè)剛度進(jìn)行了對比分析，表明精細(xì)化模型可在適度簡化的前提下，反映關(guān)鍵節(jié)點的真實受力狀態(tài)并具備分析框架整體性能的能力。
　?。?）進(jìn)行了鋼管混凝土柱剛接節(jié)點在拉力和彎矩共同作用下的試驗研究，節(jié)點形式包括外環(huán)板節(jié)點和外伸內(nèi)隔板節(jié)點兩種。實測了上述節(jié)點的彎矩—拉力相關(guān)曲線，

4、獲得了受荷全過程中梁端的應(yīng)變分布、發(fā)展以及試件的變形特征，實測了卸載后節(jié)點的極限抗彎承載力?；谏鲜鲈囼?，建立了有限元分析模型，研究了不同初始彎矩對節(jié)點拉彎承載力的影響。
　?。?）進(jìn)行了4跨方鋼管混凝土柱—鋼梁平面框架的倒塌性能試驗研究，實測了失效柱柱頂豎向位移以及框架水平位移，獲得了框架梁梁端和跨中應(yīng)變的分布與發(fā)展規(guī)律，得到了受荷過程中梁中拉力和彎矩的傳遞過程與規(guī)律。利用精細(xì)化模型，采用拆除構(gòu)件法針對鋼管混凝土平面框架進(jìn)行了非

5、線性動力有限元分析，研究了失效時間、失效柱位置以及梁截面特性對結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的影響，給出了適用于鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)靜力分析的放大系數(shù)。
　?。?）提出適用于方鋼管混凝土柱與鋼梁連接的半剛接節(jié)點形式，并對該類節(jié)點在拉彎荷載作用下的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗研究，獲得節(jié)點的彎矩—拉力相關(guān)曲線，分析了節(jié)點的受力機(jī)理和破壞模式。利用有限元模型對節(jié)點的關(guān)鍵幾何尺寸進(jìn)行了參數(shù)分析，并給出設(shè)計建議。對帶有半剛接節(jié)點的鋼管混凝土柱多層框架進(jìn)行了拆除構(gòu)