钢—竹组合梁柱边节点抗震性能试验研究

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采用冷弯薄壁型钢和竹胶合板通过结构胶粘剂组合在一起的各种结构构件,能较好的发挥钢材与竹材各自的力学性能优势,二者之间具有良好的组合效应,在一定程度上克服了冷弯薄壁型钢过早发生屈曲失稳的弊病。同时,利用这两种材料组合,能够方便地获得各种截面形式的结构构件,满足现代建筑结构形式多样化的需求。目前,科研人员已对薄壁C型钢-竹胶板组合箱形柱、冷弯薄壁型钢-竹胶板组合工字形梁、薄壁C型钢-竹胶板组合楼板、压型钢板-竹胶板组合墙体等组合构件进行了相关的试验研究,本文针对组合工字形梁和组合箱形柱之间的节点连接方式进行了一系列的抗震性能试验研究,这对促进钢-竹组合结构体系的建立和推广,将具有深远的意义。工字形钢-竹组合梁和箱形钢-竹组合柱的边节点,采用T型钢连接件和螺栓实现组合梁柱之间的连接,并在节点核心区的柱子四周焊接钢板形成钢筒套,从而增加节点域的刚度和整体性能。试验以螺栓强度、螺栓个数、有无设置加劲肋为基本参数,对6个组合梁柱边节点试件进行了拟静力试验,观察组合节点在不同参数设置下的荷载-位移滞回曲线、组合梁柱之间的位移计读数和节点核心区的钢板应变变化,得到了组合梁柱节点的延性系数、耗能系数等抗震性能指标以及梁柱的相对转角和节点核心区的剪切变形等节点力学性能。试验结果表明,螺栓强度等级和螺栓个数对组合梁柱节点的极限承载力和节点核心区剪切变形的影响不大,而节点区加劲肋的设置变化对节点的转角刚度和抗震性能指标影响显著。本文根据试验结果,分析了钢-竹组合梁柱边节点的受力模式和破坏机理,在此基础上提出了节点区连接件的理论转角公式,利用该公式计算的理论值与试验值符合较好,并根据试验的M-θ滞回曲线提出相应的简化数学模型。同时利用ANSYS有限元高级分析软件对6个组合节点进行了模拟分析,得出的试件屈服承载力对钢-竹组合梁柱边节点在实践工程计算应用中具有一定的参考作用。最后,文章对钢-竹组合梁柱边节点的设计方法提出了合理的建议。研究表明,钢-竹组合梁柱通过T型钢和螺栓连接的节点,其整体工作性能优良,具有较高的极限承载能力、刚度和延性,能满足抗震的基本要求,可在实践工程中推广应用。
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