带楼板圆钢管约束RC柱-RC梁中节点抗震性能研究

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钢管约束钢筋混凝土柱具有抗压承载力高、变形能力强、钢管不易屈曲等优点,近年来在工程中的应用逐渐增多。目前国内外对钢管约束钢筋混凝土结构的研究主要集中在柱的静力和抗震性能方面,而在梁柱框架节点抗震方面的研究不足。但本文对两种新型的钢管约束钢筋混凝土(RC)柱-钢筋混凝土(RC)梁框架中节点进行了抗震性能研究,包括钢管半贯通式节点和钢管环筋式节点。本文的主要研究工作如下:  ①进行了3个带楼板和1个无楼板的钢管半贯通式圆钢管约束RC柱-RC梁中节点的滞回试验。试验参数为轴压比和节点区钢管厚度,试验中均考虑了直交RC梁的影响。通过试验得到了往复水平荷载作用下节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、核心区的剪切变形和钢管应变,分析了核心区的钢管应力变化规律、承载力和刚度退化规律、耗能性能、延性系数等,并分析了楼板对节点抗震性能的影响。试验结果表明,钢管半贯通式圆钢管约束RC柱-RC梁中节点具有良好的抗震性能。  ②建立了钢管半贯通式圆钢管约束RC柱-RC梁中节点的ABAQUS有限元模型,模型计算的峰值承载力、破坏模式与试验结果吻合较好。基于有限元模型分析了节点区钢管的厚度、屈服强度、开孔率和混凝土强度及直交梁等参数对节点破坏模式及核心区受剪承载力的影响。  ③建立了钢管环筋式中节点ABAQUS的有限元模型,研究了环筋直径及间距、混凝土强度、直交梁和节点区钢管的厚度对节点受力性能的影响。  ④基于试验和有限元模拟结果,分析了两种形式中节点的核心区抗剪受力机理,提出了钢管半贯通式和钢管环筋式中节点的受剪承载力的简化计算公式,公式计算结果与试验和有限元结果吻合良好;提出了两种节点的构造建议。  本文的创新点:  1)进行了带楼板钢管半贯通式圆钢管约束RC柱-RC梁节点在水平往复荷载作用下的抗震试验研究;  2)建立了钢管环筋式圆钢管约束RC柱-RC梁节点的ABAQUS有限元模型;  3)建立了钢管半贯通式和钢管环筋式两种节点的核心区受剪承载力计算公式,公式计算结果与试验和有限元分析结果吻合较好;  4)对两种节点提出了相应的构造措施建议。
其他文献
混凝土是当前土木工程结构中使用最为广泛的材料,在其长达50年或者更久的使用期间内,除了受到恒荷载、活荷载的作用外,还可能遇到碰撞、冲击等偶然荷载。当冲击能量较大时,会导致结构倒塌、失效,但是很多情况下,冲击能量较小,并不足以导致结构完全倒塌,只是对结构造成一定的损伤,使其承载力下降、动力特性改变。因此,寻找一种能够有效评估冲击后混凝土损伤程度的方法,对于评估其剩余承载力和确定修复方案具有重要意义。