混合联肢墙直接嵌入式节点抗震性能研究

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采用钢连梁代替原有的钢筋混凝土连梁,形成混合联肢墙体系。它结合了钢梁变形能力强、混凝土剪力墙侧向刚度大的优点,更加适用于高抗震设防烈度地区。钢连梁与剪力墙连接节点的受力性能对于保证混合联肢墙体系的抗震性能至关重要。目前,国内对直接嵌入式节点的研究成果较少,国外的研究成果存在较大的差异并且节点构造较为复杂。通过简化节点的构造措施,并结合我国相关规范对混合联肢墙嵌入式节点的设计提出建议公式,可以为混合联肢墙直接嵌入式节点设计提供数据支撑并为混合联肢墙体系设计应用提供依据。因此,需要进一步对嵌入式节点的抗震性能进行研究。为研究这种节点的抗震性能,本文利用有限元软件ABAQUS对试件进行了低周往复荷载作用下滞回性能的有限元模拟。首先,按照“弱节点强构件”和“强节点弱构件”的思想设计了两组共6个足尺节点试件并进行了有限元分析,基于课题组试验研究结果,验证了有限元结果的有效性。结果表明:“强节点”试件具有良好的抗震性能,类似于偏心支撑钢框架耗能梁段。“弱节点”试件的延性和耗能能力比普通混凝土连梁节点优越。其次,在保证有限元模型正确的基础上对弱节点试件滞回性能进行了参数分析,参数包括钢连梁嵌入长度、钢连梁翼缘宽度、混凝土强度和轴压比。通过对17个弱节点试件模型进行有限元分析,结果表明:钢连梁嵌入长度对节点承载力影响最大、钢连梁翼缘宽度对节点承载力影响次之,混凝土强度对节点承载力影响较小,轴压比对节点承载力的影响可以忽略。限于本文研究,建议钢连梁嵌入长度不宜小于420mm,剪力墙厚度与钢连梁翼缘宽度比值不小于1.56,混凝土强度等级不宜高于C50。轴压比取值满足相关规范要求。最后基于有限元参数分析结果,对已有研究成果中的节点力学模型及相应的节点承载力公式的适用性进行了分析。结果表明:当不考虑辅助钢筋的作用时,对于节点承载力的计算,已有节点力学模型计算结果间存在较大的差异。通过对比分析,建议参考Mattock-Gaafar节点力学模型。在此基础上,本文对节点承载力计算公式进行了修正,参考我国相关规范对钢连梁嵌入长度的计算给出了建议公式,并验证了公式的正确性。
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