新型钢管混凝土叠合柱-RC梁边节点静力性能试验研究

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钢管混凝土叠合柱因其承载力高、抗震性能好、施工便捷,且防锈、防腐及防火处理成本低而广泛应用于高层建筑结构。钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土(Reinforced Concrete,以下简称RC)梁是目前应用较广泛的结构形式。从现有钢管混凝土叠合柱-RC梁节点构型来看,均存在构造复杂(钢筋穿心或附加焊接构件)、现场焊接工作量偏大的不足,钢管混凝土叠合柱的应用受到制约。本文提出一种传力可靠、受力明确、构造简单的新型钢管混凝土叠合柱-RC梁的连接节点,利用设置于叠合柱中的环形钢筋平衡混凝土框架梁纵筋的拉力,梁纵筋以卡扣(型)、弯折(L型以及型)的形式与柱中环筋卡扣锚固。为研究该节点的受力性能,本课题采用上述节点构造形式,通过制作边节点试件进行梁端单调加载试验研究,并通过有限元模拟软件ABAQUS进行分析。主要工作和研究成果如下:1)提出了一种新型钢管混凝土叠合柱-RC梁卡扣锚固节点构造,设计6个边节点试件进行梁端单调加载试验研究,变化参数包括三种节点形式、梁纵筋强度等级、RC梁跨高比、(?)型中焊接短钢筋长度。结果表明:所有试件均发生梁根部的弯曲破坏,从加载开始至最终破坏过程梁纵筋和柱中环筋均能可靠锚固,三种混凝土梁节点形式不仅构造简单、施工便捷,且都有良好的锚固机制。2)对6个试件在不同参数下的荷载位移曲线、转角、位移延性系数以及关键钢筋应变进行分析,研究卡扣锚固节点构造的传力机制和受力性能,进一步论证本文提出的卡扣锚固构造具有可行性。3)运用有限元仿真模拟软件ABAQUS建立钢管混凝土叠合柱-RC梁节点模型,对试件进行单调加载数值仿真模拟分析,并与试验结果进行对比分析,结果表明:有限元模拟结果与试验结果较为吻合,建立的有限元模型能够合理有效的模拟节点受力过程。4)在上述有限元模型基础上,对节点进行参数化分析,研究了轴压比、柱含管率、跨高比、梁配筋率、管内外混凝土强度比、节点域配箍率、有楼板与否对节点承载力的影响,为后续试验研究提供技术与理论支撑。
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