钢骨—钢管高性能混凝土柱—劲性梁节点低周荷载试验性能研究

论文摘要

综合型钢混凝土结构和钢管混凝土结构的优点后,将钢骨置入圆钢管中,然后浇注素混凝土,形成一种新型的组合柱形式——钢骨-钢管高性能混凝土柱。目前对此种组合柱的力学性能有了较为深入的研究,然而对其节点的研究却相对滞后很多。鉴于此,本文借鉴钢梁与钢管混凝土柱穿心式连接节点,将其引入组合结构中,用贯穿柱身的梁中型钢,将劲性梁与钢骨-钢管高性能混凝土柱连接在一起,从而形成一种新型的组合节点形式。本文在总结传统钢-混凝土组合节点的基础上,对此种新型节点的力学性能进行了较为深入的试验与理论研究并提出了其节点核心区抗剪承载力的计算公式。主要研究内容如下：（1）对国内外钢管混凝土结构和钢骨混凝土结构的研究现状进行了综合评述,指出其存在的问题及未来发展的趋势。（2）设计了5个钢骨-钢管高性能混凝土柱-劲性梁连接节点,并进行了其低周荷载试验。研究了这种新型节点在梁端低周荷载作用下的宏观变形特征、破坏机理、破坏模式以及延性、强度退化、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标,深入了解了该类组合节点的抗震能力。（3）通过改变节点的钢管壁厚、套箍系数、配骨指标等参数分析该类节点的抗震受力性能和破坏机理的影响。（4）在试验研究的基础上对节点域的抗剪受力性能进行了分析,提出了钢骨-钢管混凝土柱-劲性梁连接节点受剪全过程的计算方法,得到节点域圆钢管、钢骨和节点域混凝土的抗剪承载力计算公式。在此基础上利用叠加原理推导得到节点域整体的抗剪承载力计算公式,从而为此类节点的工程设计提供了简化计算方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 钢-凝土组合结构的应用与研究现状
• 1.2.1 节点的破坏形式
• 1.2.2 钢管混凝土结构
• 1.2.3 钢骨混凝土结构
• 1.2.4 钢管混凝土柱节点的形式
• 1.2.5 钢管混凝土柱节点应用和研究中的主要问题
• 1.2.6 国内外研究概况及发展趋势
• 1.3 梁柱节点抗震设计的一般设计原则
• 1.4 适用于钢管混凝土柱节点的几点设计建议
• 1.5 本课题所做的工作
• 第2章 试件设计及加载方案
• 2.1 引言
• 2.2 试件设计及制作
• 2.2.1 试件设计方案
• 2.2.2 试件的制作
• 2.3 材料试验
• 2.3.1 混凝土
• 2.3.2 钢材
• 2.4 试验装置
• 2.5 试验加载制度
• 2.6 测试内容与测点布置
• 2.6.1 量测项目
• 2.6.2 量测方法
• 2.6.3 测点布置
• 2.7 破坏准则
• 2.8 本章小结
• 第3章 钢骨-钢管混凝土柱劲性梁节点受力性能试验研究
• 3.1 前言
• 3.2 试件参数
• 3.3 主要试验现象
• 3.3.1 试验现象及破坏形态
• 3.3.2 试验现象分析
• 3.4 试验结果分析
• 3.4.1 荷载—位移滞回曲线
• 3.4.2 骨架曲线
• 3.4.4 节点耗能能力分析
• 3.4.5 延性性能
• 3.4.6 强度及刚度退化
• 3.5 本章小结
• 第4章 节点承载力分析
• 4.1 节点核心区剪力的计算
• 4.2 节点核心区受力机理及抗剪承载力计算公式
• 4.2.1 受力机理简述
• 4.2.2 节点核心区的抗剪承载力计算公式
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢