圆钢管约束型钢混凝土柱—钢梁节点轴压性能理论与试验研究

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目前,钢-混凝土组合结构由于其独特的优点在我国高层、超高层建筑大范围使用。钢管约束型钢混凝土柱是在型钢混凝土柱和钢管混凝土柱的基础上发展而来,其抗震性能优越、抗火性能好、施工方便,现已被广泛研究及应用。但目前对于钢管约束型钢混凝土柱的轴压性能研究主要集中在柱子的受力性能,而未深入系统的研究节点对试件轴压性能的影响。在型钢混凝土及钢管混凝土梁柱节点研究成果的基础上,本文设计了两种空间十字型的圆钢管约束型钢混凝土柱—钢梁节点,对设计的两种节点试件进行轴压试验研究。并在试验的基础上运用有限元对其轴压性能进行分析,具体工作内容如下:(1)根据相关建筑及施工规范,设计并加工了一个钢梁RC环梁节点试件、两个钢梁环板节点试件及一个对比短柱试件,并进行轴压试验研究。对试验的准备工作、试验过程及试验现象、破坏特征、荷载-轴向位移曲线、荷载-侧向位移曲线、荷载-应变曲线等试验结果进行了详细分析与说明。(2)在试验的基础上,利用ABAQUS对试件进行模拟,将有限元和试验所得的荷载—轴向位移曲线、破坏模式等结果进行对比,根据对比结果确定模型及相关参数。并利用有限元软件分析了钢管径厚比、型钢含钢率、混凝土强度、环梁宽度、环梁配筋率、环板宽度、环板厚度及环板间距等参数对试件轴压性能的影响。(3)总结已有的钢管约束混凝土轴压承载力计算式,结合有限元计算结果分析了钢管环向应力变化规律,根据有限元结果及相关规范建议了一些设计构造要求,圆钢管约束型钢混凝土柱—钢梁节点轴压承载力计算式。公式计算的轴压承载力与有限元及试验结果吻合较好。
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