混合干法框架边柱节点试验研究及理论分析

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由钢梁和钢筋混凝土柱组成的混合框架结构具有材料利用率高,成本低,施工速度快等优点。对于钢筋混凝土柱而言,较钢柱有更好的稳定性和耐久性;对钢梁而言,截面小,自重轻,节省模板用量,可适用大跨度结构。故梁柱节点采用的连接形式是混合框架中研究的主要问题。通过合理的设计,采用顶底角钢与高强螺栓的连接形式,可以使得RCS梁柱连接节点表现出典型的半刚性特性。故在此基础上,本文提出了一种由顶底角钢连接的预制钢筋混凝土柱与型钢梁干法连接的边柱节点连接形式。该节点形式综合了RCS结构、半刚性连接、干法装配式结构三者的优点。本文对此种节点展开了试验研究和理论分析,并提出了设计建议。本文主要研究了以下内容:(1)通过对3个边柱节点构件进行单调静力加载试验,研究了不同参数下梁高及梁端螺栓排数对混合干法框架梁柱节点抗弯性能的影响;通过对节点破坏形态的分析得到其节点的传力机制;通过节点的弯矩-转角曲线,考察了节点的承载能力和初始刚度;最后通过分析结果对该节点的抗弯能力做出力学评价和合理的建议。(2)通过对3个构件的循环加载试验,探讨研究了该类型节点的抗震性能以及考察分析了各个试件的滞回曲线、耗能、刚度和延性。(3)对混合干法框架边柱节点的静力性能进行研究,建立有限元模型,通过试验数据与有限元软件ABAQUS的数值模拟对比,验证有限元模型分析的正确性,在此基础上进行参数分析,分别研究角钢厚度、加劲肋厚度、梁端高强螺栓预紧力及摩擦系数对梁柱节点受力性能的影响。通过有限元分析,明确该连接形式节点的破坏形态和受力机理,为RCS节点设计提供理论依据。(4)基于本章大量的有限元模型计算结果,对比和分析各个因素对节点承载力的影响,给出混合干法框架边柱节点的初始刚度和承载力计算表达式,并利用已有的试验数据和有限元计算结果与理论计算值进行比较,吻合度较好,能够满足工程设计需要。
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