高层钢管混凝土结构梁柱节点设计方法研究

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随着经济建设的迅速发展和城市化进程的加快,高层建筑大量兴建,钢管混凝土结构体系被越来越多地应用到高层建筑中。高层钢管混凝土结构体系的应用中还存在着一些问题需要解决,如结构体系的整体分析方法,节点的设计方法等。论文针对节点设计方法中的钢管混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法进行研究,主要提出了高层钢管混凝土结构梁柱节点的受剪承载力计算方法,具体做了以下工作:(1)对目前国内高层钢管混凝土结构中的常用的梁柱节点形式进行了总结,并提出了按水平剪力传递路径不同对梁柱节点进行分类的方法。水平剪力能够直接传递到核心混凝土的梁柱节点称为穿心节点;水平剪力需要通过钢管壁传递到核心混凝土的梁柱节点称为非穿心节点。这种分类方法传力途径明确,便于对钢管混凝土梁柱节点受剪承载力的研究。(2)分析了钢管混凝土梁柱节点的受力状态,探讨了穿心节点和非穿心节点的抗剪机理及破坏形式,并在此基础上分析了钢管混凝土梁柱节点受剪承载力的影响因素,提出了分别考虑核心混凝土抗剪能力、钢管壁抗剪能力、钢加强环抗剪能力和钢筋混凝土环梁抗剪能力的节点受剪承载力计算的一般思路。(3)按穿心钢管混凝土梁柱节点和非穿心钢管混凝土梁柱节点的分类方式,分别推导了其受剪承载力计算公式,并分别给出了节点受剪承载力随节点区柱端轴向压力、柱端弯矩和梁端竖向剪力变化的曲线图,从中得出了一些有关节点受剪承载力的变化规律。(4)将节点受剪承载力表达式计算结果和东南大学的试验结果进行了对比,验证了公式的合理性,并以此为基础,用所提出的公式,对江苏省电信公司数据传输信息综合楼和南京奥林匹克体育科技中心两个实际工程中所采用的部分钢管混凝土梁柱节点进行了受剪承载力校核。(5)用大型有限元分析软件ANSYS对钢管混凝土梁柱穿心节点和非穿心节点进行了计算机模拟分析,进一步验证了公式推导过程及计算结果的合理性。(6)在总结东南大学最近几年有关钢管混凝土梁柱节点及轴压短柱研究成果的基础上,探讨了钢管混凝土梁柱节点的设计要点,结合我国现行结构设计规范,给出了节点受剪承载力的验算公式,并在理论分析的基础上,给出了节点抗弯强度和抗压强度验算的方法和计算公式。
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