型钢混凝土框架梁柱节点受力性能研究

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型钢混凝土结构(SRC)作为一种新型的结构形式,充分发挥了钢与混凝土两种材料的优良特性,逐渐成了高层和超高层建筑的主要结构形式之一。节点连接梁柱,是框架的关键部位,梁和柱的内力通过节点传递,节点工作的安全可靠是保证结构正常工作的前提。节点受力复杂,通常处于压弯剪复合应力状态,因此研究并弄清楚节点的受力性能、破坏机理,使节点设计得传力明确、计算可靠、构造合理非常重要。本文就SRC框架边节点的抗震性能进行研究,提出设计建议,具有一定的理论意义和工程应用价值。本文考虑材料非线性和几何非线性,利用有限元软件ANSYS对型钢混凝土框架边节点在单调荷载和循环荷载作用下的破坏过程和受力机理进行了深入研究。改变轴压比、混凝土强度和配箍率建立了12个有限元模型。根据模拟计算结果,得到了试件梁端竖向荷载与位移的滞回曲线和骨架曲线,讨论各因素对滞回曲线和骨架曲线的影响,研究了节点的延性性能和耗能能力,并对节点核心区型钢、箍筋以及梁、柱钢筋进行应力和应变分析。研究结果表明,轴压力对于提高节点抗裂度、刚度以及承载力的影响较明显;在低轴压比情况下随着轴压比的提高,节点的延性性能和耗能能力有适当增强但总体变化不大。在一定范围内,提高混凝土强度等级可适当增加延性,增强耗能能力。在混凝土强度等级、轴压比不变的情况下,随着配箍率的提高,构件的强度及刚度逐渐增大,延性性能和耗能能力有小幅提高。基于有限元分析结果,进行了节点核心区受力及传力机理分析,确定了节点抗剪的各组成部分,通过考虑配箍率确定了节点抗剪计算中混凝土强度影响系数,以及型钢腹板应力分布不均匀对型钢抗剪承载能力的影响,提出了型钢高强混凝土框架节点抗剪承载能力计算公式。
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