钢筋网约束的不贯通式矩形钢管混凝土柱—梁节点偏压性能基础研究

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钢管混凝土结构由于具有承载力高、塑性和延性好的特点,在高层和超高层结构设计中被广泛应用,但该结构存在节点区设计、施工困难的缺点。目前国内的钢管混凝土柱节点主要采用是圆形,但缺少针对方、矩形钢管混凝土柱-混凝土梁节点构造形式的系统研究。而方、矩形节点在工程中应用广泛,为此本文提供一种节点区钢管柱不贯通的节点形式,该节点的特点就是柱钢管不贯通,保持楼层框架梁纵筋贯通,从而保证梁端弯矩及剪力的有效传递,而柱钢管由于不连通而导致其轴向承载力的下降通过配置水平钢筋网和竖向纵筋来加强该节点,在实际应用达到施工便利等目的为研究该新型节点轴压和偏压受力性能,本文主要开展了以下几个方面的研究工作:(1)进行了8个带上下柱新型节点轴心和偏心受压的试验研究,其中包括了1个轴压节点试验和7个偏压节点试验。分别分析其轴心受压和偏心受压的受力性能和破坏机理,讨论偏心距、节点高度和节点宽度对极限承载力的影响。试验表明,采用钢筋网约束混凝土不贯通式矩形钢管混凝土梁柱节点在轴压和偏压作用下具有较高的承载力和良好的延性,荷载偏心距和节点高度对极限承载力影响显著,而节点宽度对极限承载力影响不显著。(2)利用通用有限元软件ABAQUS,对试件进行非线性有限元分析,进一步探讨该新型节点的受力机理,并且与试验数据进行对比,通过增加节点区混凝土强度、矩形钢管强度、偏心距、节点高度和节点宽度等参数,进一步分析各参数对极限承载力的影响规律。分析表明,非线性有限元分析可以较好地模拟试件的极限承载力、裂缝开展及钢筋应变分布规律。(3)在混凝土局部承压理论和约束混凝土理论基础上,综合国内外相关研究成果,推导了钢筋网约束的不贯通式矩形钢管混凝土柱-梁节点的偏压承载力计算公式,并且与试验得出的承载力进行对比,结果表明,理论公式计算结果与试验结果吻合良好。
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