带抗剪环的埋入式钢管混凝土柱脚节点抗冲切性能试验研究

论文摘要

钢管混凝土结构在高层建筑中有着广泛的应用。而在钢管混凝土结构设计中,柱脚节点的设计又是一个重要环节。但现有的柱脚节点形式还不能满足高层钢管混凝土结构建筑的需要,而且在实际应用中的柱脚仍存在诸多问题尚待解决,特别是埋入式钢管混凝土柱脚节点的冲切破坏机理、破坏形态以及承载力影响因素等。因此,本文选取一种新型的带抗剪环的埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点进行冲切破坏性能试验,研究其破坏形态、破坏机理,以及抗冲切性能影响因素。本文设计了2个带抗剪环的埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点模型试件,其中第一个模型试件（编号为ZJ/J-5）设置3道?8钢筋抗剪环,相邻环距取65mm,第二个模型试件（编号为ZJ/J-6）设置2道?6钢筋抗剪环,相邻环距取60mm。通过对模型试件ZJ/J-5和ZJ/J-6分别进行竖向轴压作用,研究其破坏形态、破坏机理,以及抗剪环的数量和设置位置对柱脚冲切性能的影响。试验研究表明:柱脚节点发生的冲切破坏是从钢管柱最上端抗剪环边缘处开始,其破坏特征与普通混凝土独立基础冲切相似;其中抗剪环尺寸越大及设置位置越高,柱脚试件的受冲切周长及面积增加越大,其冲切承载力也就越大;此外,冲切区域内的箍筋对柱脚节点的冲切承载力也有很大贡献。本文还对柱脚节点试件进行了非线性有限元分析,使用ANSYS软件,按柱脚试件ZJ/J-6建模分析计算,并与试验结果对比,证明数值分析所建模型和所选参数正确。在此基础上,进一步分析柱脚节点的受力机理和冲切破坏形态。通过有限元分析得到的试件模型破坏形态与试验破坏形态基本相同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钢管混凝土梁柱节点的研究现状
• 1.3 钢管混凝土柱脚节点的研究现状
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本文研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 试验概况
• 2.1 引言
• 2.2 试验依据
• 2.3 试验目的
• 2.4 试件设计与制作
• 2.4.1 模型设计特点
• 2.4.2 试件设计
• 2.4.3 试件制作
• 2.5 试验加载
• 2.5.1 试验装置
• 2.5.2 加载制度
• 2.6 测点布置
• 2.6.1 测试内容
• 2.6.2 测点布置
• 2.7 试验过程
• 2.8 材性力学性能试验
• 2.8.1 混凝土试块试验
• 2.8.2 钢材材性试验
• 2.9 本章小结
• 第三章 试验结果分析
• 3.1 引言
• 3.2 试验过程及破坏现象
• 3.2.1 试件ZJ/J-5 试验过程及破坏现象
• 3.2.2 试件ZJ/J-6 试验过程及破坏现象
• 3.3 试验结果分析
• 3.3.1 试件ZJ/J-5 破坏形态分析
• 3.3.2 试件ZJ/J-6 破坏形态分析
• 3.3.3 试件ZJ/J-6 钢管柱荷载－应变分析
• 3.3.4 试件ZJ/J-6 钢筋荷载－应变分析
• 3.3.5 试件ZJ/J-6 混凝土应力－应变分析
• 3.4 试件承载力的理论计算值与试验值对比分析
• 3.5 试件冲切承载力影响因素
• 3.6 本章小结
• 第四章 试件有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 单元分析
• 4.3 弹塑性增量理论
• 4.4 单元选取
• 4.4.1 混凝土单元选取
• 4.4.2 钢管单元选取
• 4.4.3 钢筋单元选取
• 4.5 材料本构关系
• 4.5.1 混凝土材料本构关系
• 4.5.2 钢管本构关系
• 4.5.3 钢筋本构关系
• 4.6 节点建模及求解
• 4.6.1 模型建立
• 4.6.2 模型求解
• 4.7 计算结果分析
• 4.7.1 承载力分析
• 4.7.2 混凝土分析
• 4.7.3 纵筋分析
• 4.7.4 箍筋分析
• 4.7.5 钢管柱分析
• 4.8 本章小结
• 结论及待研究问题
• 本文的主要结论
• 待研究的问题
• 参考文献
• 致谢