圆中空钢管混凝土叠合柱-H型钢梁节点滞回性能研究

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中空钢管混凝土叠合柱是从钢管混凝土叠合柱衍生而来,是一种应用前景很广阔的结构构件,近年来对其构件受力性能的研究日臻完善,但是目前对其梁柱点的研究却仍相对空白,考虑到圆中空钢管混凝土叠合柱-H型钢梁连接节点在实际工程领域有潜在的使用前景,本文使用有限元分析方法,模拟了受柱顶轴力与梁端竖向往复荷载作用下的套筒式圆中空钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外环板连接节点的滞回性能,通过对有限元模拟结果的详细分析,对节点的不同破坏模态进行了划分,并详细阐述了不同破坏模态下节点的受力全过程,最终在此基础之上进行精细的参数分析,总结了各个不同参数对套筒式圆中空钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外环板连接节点之延性、刚度退化、承载能力、耗能能力及破坏模态等多个力学性能的影响,并系统的总结出影响该类节点滞回性能的因素,具体进行了以下几方面的工作:首先,依据已有试验研究的参数、加载制度等,使用本文的材料本构关系模型与有限元建模方法,利用有限元模拟分析软件ABAQUS创建节点模型并经计算分析后,得出了与已有试验结果符合较好的荷载(P)-位移(⊿)滞回关系曲线、骨架曲线及节点试件的破坏模态,使本文所使用的材料本构关系模型与有限元建模方法的准确性得到验证。然后,再对本文所研究的套筒式圆中空钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外环板连接节点进行建模与计算分析,分别得出各参数下节点试件的荷载(P)位移(⊿)滞回关系曲线、骨架曲线与破坏模态。将此类连接节点的破坏模态大致分为柱端压弯破坏、梁端受弯破坏以及混合破坏三种,并详细的对3类破坏模态下节点的受力全过程进行了分析,其结果显示典型荷载(P)-位移(⊿)滞回曲线大致上可分为加载弹性阶段、弹塑性段、卸载段,反向加载弹性段、弹塑性段、卸载段以及再次反向加载弹性段、弹塑性段、破坏段9个阶段。最后,通过对不同参数下的滞回曲线、骨架曲线、破坏模态、刚度退化、承载能力、延性和耗能能力进行对比,得出叠合柱轴压比、套筒厚度、叠合柱的混凝土标号等参数对套筒式圆中空钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外环板连接节点的滞回性能之影响规律,各参数下有限元计算分析结果显示对节点承载能力影响较大的因素为钢梁的抗弯强度;而影响节点破坏模态的因素主要为梁柱抗弯承载力比。
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