型钢混凝土框架节点宏观模型研究

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型钢混凝土结构作为一种新型的结构体系,它同时融合了钢结构和混凝土结构的优点,具有承载力高、刚度大、延性好的特点,近年来得到了快速发展。节点是框架结构抗震体系中传力的关键部位,其安全可靠是保证整个结构正常工作的前提。国内外已进行的一系列框架节点的试验和震害研究表明,节点破坏往往是导致整个框架结构破坏的主要原因之一。因此,在框架结构分析中必须要考虑节点的受力特性。由于节点受力及构造比较复杂,在进行型钢混凝土框架结构的数值模拟时就必须要有一个简单高效的节点宏观单元。然而,目前节点宏观模型的研究大都集中在钢筋混凝土节点上,对型钢混凝土节点宏观模型的研究较少。本文首先对已有钢筋混凝土节点单元进行了研究,并根据型钢混凝土框架节点自身在反复荷载作用下的反应特征,提出了一种适用于型钢混凝土框架节点的新单元模型。该模型主要包含了1个用于模拟节点核心区反应的剪切块分量和12个用于模拟梁、柱端反应的弹簧分量。然后,根据节点试验研究,推导了各个弹簧分量的力—变形关系,并进行了型钢混凝土节点核心区的受力机理分析。根据节点的受力机理和变形特点,建立了节点核心区的平衡方程和变形协调方程。在此基础上,推导了单调加载下剪切块分量的应力—应变关系,并编制了相应的计算程序。最后,将新的节点单元添加到OpenSEES平台中,并对型钢混凝土框架节点试验进行了模拟,模拟结果和试验结果的对比分析表明,本文提出的节点模型能够准确的描述型钢混凝土框架节点在反复荷载作用下的反应特性。
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