新型异形钢管混凝土框架角柱外套板式节点抗震性能试验及数值模拟研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:yuan_kai
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梁柱连接节点作为整个结构的传力枢纽,其抗震性能对于整个结构的安全起着至关重要的作用。国内外现有的异形钢管混凝土柱框架节点在装配和使用过程中都不可避免地存在一定的问题。为了更好地推进异型钢管混凝土柱结构体系在云南省村镇住宅工程中的推广与应用,本文提出了一种新型异形钢管混凝土框架角柱外套板式节点,并采用试验与数值模拟相结合的方式对其抗震性能进行了系统化的研究,主要内容如下:1.介绍了与钢管混凝土柱框架节点相关的设计原则和分类标准,并对异形钢管混凝土框架角柱外套板式节点的承载力计算公式进行了推导,为后续设计和进行节点低周往复荷载试验提供理论基础。2.设计并进行了两组相同参数的异形钢管混凝土框架角柱外套板式节点低周往复荷载试验,得出了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性性能、耗能能力和刚度退化等力学性能指标,结果表明异形钢管柱的焊缝质量会对节点的破坏模式造成影响,焊缝质量达到设计要求的异形钢管混凝土框架角柱外套板式节点滞回曲线饱满,承载能力高,刚度退化稳定,延性性能和耗能能力较好。3.建立了异形钢管混凝土框架角柱外套板式节点的有限元模型,该模型考虑了材料、几何非线性,混凝土与异形钢管柱壁之间的接触等问题,并给出了单元选取,分析步及相互作用的设置、荷载及边界条件的施加的解决方法,与试验结果对比之后,发现模型计算所得结果与试验相比误差控制在5%以内,验证了所建立节点模型的正确性,为下一步的参数化分析奠定了基础。4.在试验和数值模拟的基础上,本文通过改变节点的轴压比,钢材强度、外套板厚度、T型件翼缘、腹板的厚度以及T型件是否加劲6个参数,共建立了20个不同参数的有限元模型,对模型的应力云图,滞回曲线,骨架曲线三个方面进行了对比分析,得出了不同参数对节点抗震性能的影响规律,为异形钢管混凝土框架角柱外套板式节点的各组件在实际工程中的合理取值提供设计建议。
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