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近年的地震灾害中,建筑结构暴露的缺点主要体现在节点连接方面,特别是梁柱节点部位设计不当,将直接影响结构的整体性能,导致严重的地震灾害,所以对梁柱节点的研究是非常具有现实意义的。
本文以实际工程为背景,对外伸内隔板式的方钢管混凝土柱-H型钢梁节点进行抗震性能研究。利用ABAQUS有限元软件,选择混凝土强度C40,钢材Q345B,钢管宽厚比0.03,隔板外伸长度25mm的中节点,以柱端加载的方式进行模拟。研究钢管宽厚比、轴压比、混凝土强度及隔板外伸长度等参数对节点抗震性能的影响,并通过研究应用此节点的一榀两层两跨框架结构的抗震性能,进一步了解节点的抗震性能。主要内容包括:
(1)利用ABAQUS有限元软件,选择与中节点模型相近的试验模型进行有限元分析,发现有限元结果与试验结果高度吻合,说明用有限元软件分析方钢管混凝土柱-H型钢梁节点的抗震性能是可靠的。
(2)对比分析梁端加载和柱端加载时节点的抗震性能:两种加载方式下节点的耗能能力均很好,延性系数均大于4,等效粘滞阻尼系数均大于0.3,表明节点的延性较好、耗能能力较强。两种加载方式均能模拟节点受力过程,但使用柱端加载更能模拟节点受水平荷载作用时的实际受力情况,故本文将采用柱端加载的方式研究各参数的抗震性能。
(3)研究各参数的滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力及刚度退化等抗震性能指标。选择轴压比为0.2,0.3,0.5,0.7的4组模型,其滞回曲线均饱满,随着轴压比的增加,其承载力降低,初始刚度减小。低轴压比的节点较高轴压比的节点抗震性能更好。选择钢管宽厚比为0.025,0.03,0.035,0.04的4组模型,其滞回曲线均饱满,随着钢管宽厚比的增加,位移延性系数和等效粘滞阻尼系数增大。提高节点钢管宽厚比有利于提高结构抗震性能。选择混凝土强度为C30,C40,C50,C60的4组模型,其滞回曲线均饱满且差异不大,随着混凝土强度的增加,节点延性增加,抗震性能增强。选择隔板外伸长度为25、30、50、80mm的4组模型,其滞回曲线均饱满,较其他三个参数骨架曲线变化较为明显,随着隔板外伸长度的增加,承载力增大,延性更好,耗能能力增强,提高隔板外伸长度有利于提高结构的抗震性能。
(4)对一榀两层两跨框架结构进行抗震性能分析,一层和二层的滞回曲线均饱满,形状呈梭形,耗能性较好,且延性系数和破坏时的等效粘滞阻尼系数均大于0.4,说明应用此中节点的一榀框架的抗震性能较好。
本文以实际工程为背景,对外伸内隔板式的方钢管混凝土柱-H型钢梁节点进行抗震性能研究。利用ABAQUS有限元软件,选择混凝土强度C40,钢材Q345B,钢管宽厚比0.03,隔板外伸长度25mm的中节点,以柱端加载的方式进行模拟。研究钢管宽厚比、轴压比、混凝土强度及隔板外伸长度等参数对节点抗震性能的影响,并通过研究应用此节点的一榀两层两跨框架结构的抗震性能,进一步了解节点的抗震性能。主要内容包括:
(1)利用ABAQUS有限元软件,选择与中节点模型相近的试验模型进行有限元分析,发现有限元结果与试验结果高度吻合,说明用有限元软件分析方钢管混凝土柱-H型钢梁节点的抗震性能是可靠的。
(2)对比分析梁端加载和柱端加载时节点的抗震性能:两种加载方式下节点的耗能能力均很好,延性系数均大于4,等效粘滞阻尼系数均大于0.3,表明节点的延性较好、耗能能力较强。两种加载方式均能模拟节点受力过程,但使用柱端加载更能模拟节点受水平荷载作用时的实际受力情况,故本文将采用柱端加载的方式研究各参数的抗震性能。
(3)研究各参数的滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力及刚度退化等抗震性能指标。选择轴压比为0.2,0.3,0.5,0.7的4组模型,其滞回曲线均饱满,随着轴压比的增加,其承载力降低,初始刚度减小。低轴压比的节点较高轴压比的节点抗震性能更好。选择钢管宽厚比为0.025,0.03,0.035,0.04的4组模型,其滞回曲线均饱满,随着钢管宽厚比的增加,位移延性系数和等效粘滞阻尼系数增大。提高节点钢管宽厚比有利于提高结构抗震性能。选择混凝土强度为C30,C40,C50,C60的4组模型,其滞回曲线均饱满且差异不大,随着混凝土强度的增加,节点延性增加,抗震性能增强。选择隔板外伸长度为25、30、50、80mm的4组模型,其滞回曲线均饱满,较其他三个参数骨架曲线变化较为明显,随着隔板外伸长度的增加,承载力增大,延性更好,耗能能力增强,提高隔板外伸长度有利于提高结构的抗震性能。
(4)对一榀两层两跨框架结构进行抗震性能分析,一层和二层的滞回曲线均饱满,形状呈梭形,耗能性较好,且延性系数和破坏时的等效粘滞阻尼系数均大于0.4,说明应用此中节点的一榀框架的抗震性能较好。