异形钢管混凝土柱-钢梁框架中柱节点非线性分析及设计方法研究

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异形钢管混凝土柱-钢梁框架结构是一种全新的结构体系,它具有承载力高、韧性、塑性好等优点。但目前对于异形钢管混凝土柱-钢梁框架结构的研究还不多见。而梁柱节点又是框架结构抗震的薄弱环节。为此,本文对异形钢管混凝土柱-钢梁框架中柱节点在水平地震作用下的受力性能进行了比较系统的研究。
  (1)本文以试验模型为基础,运用大型数值模拟软件ABAQUS6.5对试件在低周反复荷载作用下的抗震性能进行非线性数值模拟分析,研究节点模型在水平地震作用下的破坏过程、破坏形态,分析模型试件的滞回曲线、应力云图、荷载-位移关系曲线以及延性等特征,并将有限元分析结果与试验结果进行了详细对比,结果表明有限元分析的得到的节点破坏形态图形以及在弹性范围内滞回曲线的形状特性与有限元分析结果吻合良好。试验与数值分析结果均证明节点具有良好的力学性能。
  (2)在此基础上,探讨影响节点性能的相关因素,通过改变柱轴压比大小、混凝土强度等级、钢材强度等级等参数;探讨各因素对节点抗震性能的影响。结果表明:轴压比大小和钢管的强度对节点的承载力有较大的影响;核心混凝土强度对节点承载力影响不大。
  (3)对国内高层钢管混凝土结构梁柱节点形式进行了简要的介绍,分析了异形钢管混凝土柱-钢梁框架加强环中节点受剪承载力的影响因素及抗剪机理。根据试验和理论分析,并参考相关设计规程,推导了异形钢管混凝土柱-钢梁外加强环式中节点的抗剪承载力表达式,给出了节点的设计建议。
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