【摘 要】
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中空夹层钢管混凝土构件相比于传统实心钢管混凝土构件,它具有更加良好的发展前景。然而,目前对这种结构的研究大多仅限于柱的研究,而对中空节点的研究还相对较少,这在一定程度上阻碍了空心夹层构件的开发和应用。节点作为结构受力核心部位,对它进行研究是很有必要的。故此本文设计了一种带加强环板的中空夹层钢管混凝土柱-钢梁节点,并采用有限元软件ABAQUS模拟的方式研究新节点的抗震性能。本文主要的做的工作以及研究
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中空夹层钢管混凝土构件相比于传统实心钢管混凝土构件,它具有更加良好的发展前景。然而,目前对这种结构的研究大多仅限于柱的研究,而对中空节点的研究还相对较少,这在一定程度上阻碍了空心夹层构件的开发和应用。节点作为结构受力核心部位,对它进行研究是很有必要的。故此本文设计了一种带加强环板的中空夹层钢管混凝土柱-钢梁节点,并采用有限元软件ABAQUS模拟的方式研究新节点的抗震性能。本文主要的做的工作以及研究内容与结论如下:(1)通过试验结果运用ABAQUS建立了3个中空夹层钢管混凝土柱-钢梁试验节点模型,将模拟得出的结果与试验结果进行相互对比,从而验证了建模方式方法的可靠性和合理性。(2)设计了一种带加强环板的中空夹层钢管混凝土柱-钢梁节点模型,阐述了节点的设计方法,并验证了节点设计的强度和稳定性。同时也建立了另外2个不同连接方式的中空节点模型,将3个节点进行比较,结果表明:新设计的节点对比前两者节点的滞回性能、承载能力、延性、能量耗散能力等均有有较多的提高,是一种性能更好的梁柱节点。(3)将钢结构中常见的4种单一和组合钢梁切削方式和一种新的两半圆削弱方式应用到本文设计的节点当中,建立5种不同削弱方式下的节点模型并对比了这5种削弱方式的的抗震性能。(4)对柱-加强环板径长比、加强环板厚度、轴压比、混凝土强度等参数建立4组共21个带加强环板的中空夹层钢管混凝土柱钢梁节点模型。分别对其滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、承载力与延性以及计算耗能情况等几个指标进行了分析。探讨其力学性能变化规律。结果表明:腹板两半圆削弱型新节点比传统钢梁翼缘削弱和腹板开圆孔削弱型节点性能更优。翼缘与腹板组合削弱的情况下,节点延性相对于单一的仅削弱翼缘或者仅削弱腹板情况下节点的延性更高,但其承载能力与耗能能力也会随之下降;当轴压比在0-0.6区间内,轴压比对节点的滞回性能影响较大、承载力上升不明显,延性系数在(0-0.4)区间有逐渐增大趋势,(轴压比0.6-0.8)延性系数则逐渐减小;混凝土等级对节点性能影响不够明显,承载力延性等仅有微小增长;当径长比大于2.00时,节点滞回性能不理想;径长比由于3.85到1.56过程中,节点的承载力、延性系数和耗能总能量也在相对地增大;加强环板厚度在12mm-25mm时,节点各项性能也在随之增大,节点核心区最大应力逐渐减小,当节点加强环板厚度不足时(即本文环板厚度<12mm时),节点的抗震性能也随之下降。
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