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方钢管混凝土结构作为一种新型组合结构,具有承载力高、耗能能力强、延性好等特点,且外形规则便于梁柱连接,防火措施简单,施工周期短,因此,在中高层住宅建筑中有较广泛的应用前景。然而,目前制约方钢管混凝土结构推广应用的主要问题在于节点构造方案,因此,开展针对中高层住宅建筑的方钢管混凝土柱一钢梁节点研究,探讨合理、有效的节点构造方案,具有十分重要的理论意义和应用价值。
论文在对现有节点的受力机理进行详尽地分析同时,提出了狗骨式节点方案。通过采用理论分析和数值模拟相结合的方法,反映出狗骨式节点在抗震性能上的优越性。
主要研究内容与成果如下:
1.利用大型通用有限元工具ANSYS8.0,建立了方钢管混凝土柱-钢梁节点的模型,通过对节点施加往复水平荷载,研究了节点的应力分布,钢管与混凝土间的滑移,以及内填混凝土的应力和裂缝分布等情况,系统分析了所研究节点的受力性能及破坏形式。
2.要对试件的抗震性能进行全面的评价,需要对在往复水平荷载作用下节点的延性、耗能能力等各方面进行综合分析。本文将首先对反映以上四个方面的各种指标进行讨论,然后结合本次模型的数值分析,选用合理的指标对本文研究的节点抗震性能进行详细分析。在分析过程中,将经过削弱处理的方钢管混凝土柱一钢梁节点与原有节点进行比较分析,探讨狗骨式节点在抗震性能上的优越性。
3.论文考虑了影响方钢管混凝土柱一钢梁节点极限承载力的6个因素,采用正交设计方法设计出8个节点试件。分别对这8个试件的极限承载力进行数值模拟,并通过正交分析提取节点承载力的主要影响因素,揭示各因素与节点承载力之间的关系。