方钢管混凝土柱-H型钢梁节点的低周反复荷载试验研究

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近年来,随着大跨度和超高层结构的发展以及对建筑错层、转换层、设备层和地下车库结构的需要,钢管混凝土结构以其良好的抗震性能逐渐得到了广泛的应用。徐培蓁、河野昭彦关注如何充分发挥CFT柱的抗震性能,提出了基于部分柱铰屈服的混合屈服机制,但相关研究还比较少。这种基于混合屈服机制的钢管混凝土框架的抗震设计,必须能够保证屈服的整体性,避免发生层破坏。框架节点是连接梁、柱的枢纽,是框架结构得以形成的关键部位,对保证整个结构的稳定性起着重要作用。节点的受力模式更为复杂,尤其当结构在强震作用下进入弹塑性阶段后,必须能够保持结构屈服的整体性和安全性,避免结构节点破坏和层破坏。针对这一问题,作者对方钢管混凝土柱-H型钢梁节点进行了低周反复荷载试验研究,具体工作有以下几方面:1)本文以节点形式、柱梁强度比、轴压比、含钢率为控制参数,设计了五个方钢管混凝土柱—H型钢梁外加强环节点,研究节点的延性、强度与刚度退化、耗能能力、破坏机理及破坏特征。2)并通过试验绘制节点的P、 M滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线,研究各影响因素对试件在滞回耗能和积累损伤方面的影响。为基于部分柱铰屈服机制设计的框架结构屈服整体性提供设计依据。3)基于结构抗震设计方法,研究分析钢管混凝土梁、柱节点的塑性变形性能。通过计算层间位移延性系数和层间位移变形角,分析对钢管混凝土柱的耗能能力的影响,综合考虑了结构承载力、位移和累积耗能的影响,使之对结构抗震性能的评价更为合理。4)采用数值计算的方法,应用有限元软件ABAQUS对方钢管混凝土柱-H型钢梁框架节点进行模拟分析,把计算结果同试验结果进行对比,并基于恢复力模型,分析轴压比、含钢率、节点形式对延性系数的影响。在此基础上研究框架节点的工作机理、破坏模式及受力全过程中应力分布等微观机理。
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