【摘 要】
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外包内翻U形钢组合梁-方钢管混凝土柱组合框架结构具有免支模、工业化程度高、兼顾钢与混凝土力学性能等优点,梁柱连接节点的受力性能是框架结构的关键。本文针对外包内翻U形钢组合梁-方钢管混凝土柱节点,通过拟静力试验研究、有限元模拟分析及理论公式推导,为实际工程提供依据。主要研究内容与结论如下:1)对内隔板式节点、贯通隔板式节点与穿心式节点3个不同构造类型的梁柱节点进行拟静力试验(基础型梁柱节点)。不同类
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外包内翻U形钢组合梁-方钢管混凝土柱组合框架结构具有免支模、工业化程度高、兼顾钢与混凝土力学性能等优点,梁柱连接节点的受力性能是框架结构的关键。本文针对外包内翻U形钢组合梁-方钢管混凝土柱节点,通过拟静力试验研究、有限元模拟分析及理论公式推导,为实际工程提供依据。主要研究内容与结论如下:1)对内隔板式节点、贯通隔板式节点与穿心式节点3个不同构造类型的梁柱节点进行拟静力试验(基础型梁柱节点)。不同类型节点破坏形态基本相同,表现为短梁根部腹板与下翼缘连接弯角处撕裂破坏。组合梁在正弯矩作用下均未达到全截面塑性状态。穿心式节点节点域刚度较小,内隔板式节点转动刚度最大,该类节点在整体结构分析中可按照刚性节点进行设计。2)根据基础型梁柱节点试验结果对短梁构造进行改进,采用钢板组焊与薄壁冷弯后增设补强贴板2种不同短梁构造形式,对3个内隔板式节点进行拟静力试验(改良型梁柱节点)。改良型梁柱节点破坏形态与基础型梁柱节点基本相同,正弯矩作用下组合梁截面也未达到全塑性状态。短梁构造对承载力、延性、刚度退化等抗震性能无明显影响。增设补强贴板可使塑性铰一定外移,减小节点域变形,提高节点转动刚度。节点正向破坏形态与外包U形钢截面形式有关,梁根部存在应力集中与剪力滞后效应。建议采用负筋贯穿形式以避免钢筋焊接与车丝的影响。3)利用Abaqus有限元分析软件建立改良型梁柱节点有限元模型,分析并验证有限元模拟结果,有限元模拟结果拟合良好。基于U形钢腹板实际屈服范围,提出一种组合梁非全塑性状态下正弯矩承载力修正计算方法,修正计算结果与有限元模拟结果较为吻合。4)基于有限元模拟结果提出改善组合梁根部正弯矩作用下受力性能的构造建议:在下翼缘两侧与腹板下部设置加劲肋,可减小梁根部应力集中与剪力滞后效应,使塑性铰外移。加劲肋厚度不低于组合梁下翼缘与腹板厚度,长度为短梁的1/2,水平加劲肋不低于梁宽的0.4倍,竖向加劲肋不低于梁高的0.3倍。
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