带抗剪环的钢管混凝土柱环梁节点受力性能研究

论文摘要

带抗剪环的钢管混凝土柱环梁节点因施工简便、造价较低等优点,近几年已成为钢管混凝土结构中广泛应用的连接钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点形式。但是目前的试验研究均是针对带抗剪环的钢管混凝土竖直柱环梁节点进行的,缺乏对带抗剪环的钢管混凝土斜柱环梁节点的实验研究,因此本文针对四川广电中心主楼中带抗剪环的钢管混凝土斜柱环梁节点进行了2个2/3缩尺比例环梁采用不同配筋方式的带抗剪环的钢管混凝土斜柱环梁节点组合体的低周反复加载试验,对节点的抗震性能、宏观传力机理及最终破坏形态等进行了分析研究。试验结果表明,通过对环梁合理配筋构造,带抗剪环的钢管混凝土斜环梁节点能够有效地传递框架梁端的弯矩和剪力;无论最终破坏发生在纵梁梁端还是环梁内,试件都能达到所要求的承载能力和延性;由于钢管混凝土斜柱与环梁的承载能力相对独立,即使环梁最终发生破坏对钢管混凝土斜柱的纵向承载力也不会造成明显影响。针对目前钢管混凝土结构试验中尚未进行过专门的带抗剪环的钢管混凝土柱环梁节点的单调直剪试验研究,缺乏对设置抗剪环环梁的极限直剪承载能力、环梁的宏观受力表现、受力过程中环梁相对钢管的滑移以及环梁的最终破坏形态等目前工程界普遍关注问题的研究依据,本文进行了3个带抗剪环的钢管混凝土柱环梁节点单调直剪试验研究,并采用有限元程序ABAQUS对节点的单调直剪试验进行了模拟分析研究。试验和模拟分析结果表明,带抗剪环的钢管混凝土环梁节点具有较高的直剪承载能力和相对较小的相对滑移;在本文3个试件条件下,试件达到直剪最大承载力和滑移变形的原因并不是抗剪环下表面混凝土的局部受压破坏而是节点环梁剪切滑移面的形成;剪切滑移面由两个部分组成:在第一圈抗剪环以上剪切滑移面位于环梁与钢管壁之间,在第一圈抗剪环以下剪切滑移面位于环梁内侧箍筋与钢管之间的混凝土层内;节点直剪破坏形态及承载力计算还有待进行更深入的试验及分析研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钢管混凝土结构的发展和研究现状
• 1.3 钢筋混凝土梁－钢管混凝土柱连接节点的研究现状
• 1.3.1 加强环式节点
• 1.3.2 钢筋环绕式节点
• 1.3.3 劲性环梁式连接
• 1.3.4 钢筋贯通式节点
• 1.3.5 十字板式节点
• 1.3.6 带抗剪环的环梁节点
• 1.4 选题的依据和意义
• 1.5 本文研究目的和主要研究内容
• 2 试验结果
• 2.1 试验加载方案
• 2.2 关于描述试验结果的说明
• 2.3 各试件的试验结果
• 2.3.1 试件GJ-2 的试验现象
• 2.3.2 试件GJ-2 的主要测量结果
• 2.3.3 试件GJ-6 的试验现象
• 2.3.4 试件GJ-6 的主要测量结果
• 2.3.5 试件DGJ-1 的试验现象
• 2.3.6 试件DGJ-1 的主要测量结果
• 2.3.7 试件DGJ-2 的试验现象
• 2.3.8 试件DGJ-2 的主要测量结果
• 2.3.9 试件DGJ-3 的试验现象
• 2.3.10 试件DGJ-3 的主要测量结果
• 3 试验分析
• 3.1 带抗剪环的钢管混凝土斜柱环梁节点的试验分析
• 3.1.1 带抗剪环的钢管混凝土斜柱环梁节点的抗震性能分析
• 3.1.2 斜柱环梁节点的宏观受力分析
• 3.1.3 环梁环筋的受力分析
• 3.1.4 环梁环筋与纵梁纵筋的比例及破坏形态
• 3.1.5 环梁截面内设置斜拉筋的作用
• 3.1.6 对环梁内复合箍筋配置方式的分析
• 3.2 带抗剪环的钢管混凝土柱环梁节点单调直剪试验分析
• 3.2.1 普遍认为的直剪破坏形态
• 3.2.2 试件进入破坏前节点环梁的受力分析
• 3.2.3 钢管柱与环梁的直剪破坏形态与极限承载能力
• 4 单调直剪试验的有限元分析
• 4.1 有限元模型的建立
• 4.1.1 材料模型
• 4.1.2 单元类型
• 4.1.3 接触模拟
• 4.1.4 边界条件及加载方式
• 4.1.5 网格划分
• 4.1.6 非线性方程组求解
• 4.2 有限元分析及与试验的对比分析
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A 试件GJ-2 钢筋应变
• 附录B 试件GJ-6 钢筋应变
• 附录C 试件DGJ-1 钢筋应变
• 附录D 试件DGJ-2 钢筋应变
• 附录E 试件DGJ-3 钢筋应变
• 附录F 作者在攻读学位期间发表的论文目录