【摘 要】
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长宽比较大的扁钢管混凝土柱不仅具有良好的承载能力,而且断面宽度较小,可以隐藏于墙体内部,解决了室内柱子凸角等问题,越来越多地被应用于工程实践中。但由于扁柱截面尺寸小,不适合采用管内带隔板的节点,住宅建筑也不适合采用外环板节点。因此,提出将外肋环板节点应用于扁钢管混凝土柱结构中。此外,梁与节点的连接一般为栓焊混接,但是经过大量的数据分析表明,由于下翼缘焊缝质量难以保证,在地震作用下易发生脆性破坏。为
【基金项目】
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国家重点研发计划(2017YFC0703800); 河北省自然科学重点基金项目(E2017202278);
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长宽比较大的扁钢管混凝土柱不仅具有良好的承载能力,而且断面宽度较小,可以隐藏于墙体内部,解决了室内柱子凸角等问题,越来越多地被应用于工程实践中。但由于扁柱截面尺寸小,不适合采用管内带隔板的节点,住宅建筑也不适合采用外环板节点。因此,提出将外肋环板节点应用于扁钢管混凝土柱结构中。此外,梁与节点的连接一般为栓焊混接,但是经过大量的数据分析表明,由于下翼缘焊缝质量难以保证,在地震作用下易发生脆性破坏。为解决此问题,提出了下翼缘栓接,上翼缘焊接的下栓上焊连接形式。因此,本文开展了扁钢管混凝土柱与H型钢梁下栓上焊外肋环板节点抗震性能研究。主要内容包括:(1)本文完成了三个足尺的十字形节点拟静力试验,研究梁高及牛腿形式对节点受正负弯矩作用时极限承载力的变化规律。通过对节点荷载位移曲线进行分析,标准试件的刚度退化缓慢、承载力退化不明显、延性系数?为3.22以及等效粘滞阻尼系数在0.2左右,证明该节点具有良好的抗震性能。此外对节点的传力机制和破坏模式进行研究,发现该节点构造合理,传力明确。(2)为研究下栓上焊外肋环板节点的最优构造,采用与试验拟合良好的有限元模型,针对连接处牛腿的外伸长度、牛腿下翼缘厚度、柱宽厚比以及螺栓排布方式进行参数化研究。研究表明,牛腿外伸长度的增加,梁受到正负弯矩作用时的极限承载力会趋于一致;牛腿下翼缘板厚度与梁翼缘厚度差值应小于2mm,以减小用钢量和不对称性;在满足抗剪承载力的情况下柱壁厚度对节点承载力影响较大,柱宽对节点承载力的影响基本可以忽略;螺栓计算时建议在满足承载力的前提下,选取螺栓数量较少的设计方法,降低成本、减少现场工作量。(3)基于屈服线理论和叠加原理,提出了下栓上焊外肋环板节点的抗弯承载力计算公式,所提公式与屈服和极限状态下的试验结果比值分别为0.91和0.88。修改并验证外肋环板节点抗剪承载力计算公式,所得公式与有限元模拟结果相差3.6%左右。对“强柱弱梁”、“强节点弱构件”等计算公式进行修正,并给出了节点核心区屈服承载力的验算公式。
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