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近年来,随着高层建筑的快速发展和钢管混凝土结构理论的逐步完善,钢管混凝土在建筑结构中的应用越来越广泛。而梁柱节点作为钢管混凝土结构的一个关键部位,受力复杂,类型多变,目前尚无一套较为完整的计算理论和设计方法。
本文通过低周反复试验深入研究方钢管混凝土柱与钢梁相接节点的结构性能。该试验研究对方钢管混凝土结构的发展特别是在高层建筑中的推广应用具有积极的促进作用。本文主要进行了下面几个方面工作:首先,通过9个节点模型的低周反复荷载试验,研究了方钢管混凝土与钢梁相接节点的抗震性能。试验结果表明:试件都有很好的弹塑性变形能力和较好的耗能能力,滞回曲线比较饱满;达到最大承载力时,大部分试件的钢管柱转角即层间位移角超过1/100;承载力下降时,滞回曲线虽有不同程度的捏拢,但不明显;含钢率对内隔板式节点承载力影响很大,尤其是柱壁厚度;内隔板节点承载能力比锚定式节点具有更好的承载能力,但延性比后者要小;丁字形节点压弯性能比拉弯性能更好。其次,采用已有文献所建议的钢管混凝土承载力公式对试件进行了验算,并与实际承载力作了比较。考虑含钢率的重要影响,修正国家规程中的内隔板节点承载力公式并阐述了理由。最后,利用有限元分析程序ANSYS,对试验进行计算机模拟,并对理论分析结果和试验结果进行对比。本文采用分离式模型,应用不同单元类型模拟混凝土、钢梁和钢管,同时忽略钢管混凝土节点核心区各构件间的粘接滑移性能,对内隔板节点非线性性能进行了有限元分析。结果表明,有限元计算误差比较小,模型简化合理。在此基础上,利用简化模型对节点的不同影响因子做了定性的分析。结果表明,钢管壁厚度的增大对节点承载力提高是有利的,并且增加幅度较大;节点的内隔板厚度和轴压比的增加对节点承载力提高幅度影响不大,对节点延性有较大影响。本文作为节点力学性能的初步探讨,今后还需进一步的深入研究,才能逐步完善。