部分填充钢-混凝土组合结构框架预制装配节点数值模拟分析及力学性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zwsbjh
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部分填充钢-混凝土组合结构由于其良好的性能优势,近年来受到工程界广泛的关注。预制装配技术与部分填充钢-混凝土组合结构的结合能适应建筑工业化的需求。预制装配节点的有效性和可靠性是发挥部分填充组合结构性能优势的关键。研究部分填充组合框架结构预制装配节点的受力性能,具有重要的理论与工程意义。本文采用ABAQUS软件对已有的部分填充组合框架的预制装配节点试件进行了单调加载作用下的数值模拟,建立了综合考虑材料和接触非线性的有限元分析模型,分析了部分填充组合框架预制装配节点在梁端加载下的受力全过程,从荷载-位移曲线和试件变形特征对比了数值模拟与试验结果。结果表明:有限元分析与试验结果总体较为一致,建立的有限元分析模型和采用的数值模拟技术能较为准确地反映部分填充组合框架预制装配节点的受力性能。设计了6个部分填充组合框架预制装配节点,考虑螺栓和螺杆两种连接形式,是否填充混凝土情况,改变端板高度和柱翼缘厚度。通过数值模拟研究了不同参数对于部分填充组合框架预制装配节点承载力及刚度的影响。分析了6个试件的梁端荷载-位移曲线和节点域的水平剪力-剪切角的关系曲线及力学性能指标。通过对节点域构造建模,由abaqus有限元软件所产生的应力云图的分析,明确了节点域的受力机理。模拟结果表明:采用螺杆连接的部分外包组合节点的承载力及刚度比螺栓连接的部分外包组合节点大。在节点域填充混凝土能大幅度提高节点的初始抗剪刚度以及承载力。增加柱翼缘厚度和端板高度对于节点承载力和刚度的提高作用不明显。节点域中的上下横向加劲肋之间形成明显的混凝土斜压带。基于试验和数值模拟结果,分析了节点域的受力状态分析,探讨了部分填充组合节点板式“框架-剪力墙”和混凝土斜压带的协同抗剪机理及其抗剪极限状态,根据叠加方法推导了考虑节点区型钢和混凝土的抗剪强度计算公式,受剪承载力理论计算结果与试验对比吻合较好,可以用于工程应用。
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