钢管混凝土树状节点抗震性能试验研究

论文摘要

矩形钢管混凝土组合结构具有强度高、延性好、抗震性能优越、施工方便等特点。钢管混凝土树状节点是钢管混凝土分叉柱与矩形钢管混凝土柱-钢梁双十字型节点组合而成的新型节点形式。本文首先对此节点进行了四组六个1/2比例试件的试验研究,准确地量测了单调和低周期反复加载下的钢管和梁上应变值,以及梁端荷载位移曲线和低周期反复荷载下的滞回曲线数据,分析了节点的滞回性能、强度与刚度退化、延性、破坏机理与破坏特征。然后,通过有限元分析软件ANSYS建立了三维非线性有限元模型,同时考虑材料、几何非线性,对该矩形钢管混凝土树状节点进行了详细的分析。本文根据有限元计算结果,给出了钢管的应力分布云图,清晰的显示了结构在荷载作用下的变形形态和应力状态,分析了树状节点的受力机理以及破坏形态。本文通过研究,得到以下结论:①钢管混凝土树状节点的位移滞回曲线饱满,没有或略有捏拢现象,耗能能力强;②钢管和混凝土共同作用对承载能力的提高明显,树状分叉柱在分叉角不大且轴压比不大的情况下,对节点性能影响不大;③本文所建立的有限元模型能较好地模拟此类节点的受理性能。钢管混凝土树状节点的是一种新型节点,本文的研究成果可为相关工程和设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 试验背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 存在的问题和本文的主要内容
• 2 钢管混凝土树状柱与钢梁节点的试验研究
• 2.1 试验设计及内容
• 2.1.1 试验目的
• 2.1.2 试件设计
• 2.1.3 试件的材性试验
• 2.1.4 试验装置及加载方案
• 2.1.5 测点布置及测试内容
• 2.2 单调加载试验过程及现象
• 2.2.1 JD-1 的试验过程及现象
• 2.2.2 JD-2 的试验过程及现象
• 2.3 低周反复加载试验过程及现象
• 2.3.1 JD-3 的试验过程及现象
• 2.3.2 JD-4 的试验过程及现象
• 2.3.3 JD-5 的试验过程及现象
• 2.3.4 JD-6 的试验过程及现象
• 3 单调加载试验结果及分析
• 3.1 梁端荷载-位移曲线
• 3.2 JD-1 荷载-应变曲线
• 3.3 JD-2 荷载-应变曲线
• 3.4 小结
• 4 低周反复加载试验结果及分析
• 4.1 滞回性能
• 4.2 管壁荷载-应变曲线
• 4.2.1 JD-3 管壁荷载-应变曲线
• 4.2.2 JD-4 管壁荷载-应变曲线
• 4.2.3 JD-5 管壁荷载-应变曲线
• 4.2.4 JD-6 管壁荷载-应变曲线
• 4.3 骨架曲线
• 4.4 能量耗散与延性
• 4.5 强度与刚度退化
• 4.6 小结
• 5 钢管混凝土分叉柱节点的有限元分析
• 5.1 前言
• 5.2 ANSYS 软件的基本介绍
• 5.3 有限元模型的建立
• 5.3.1 建模的要求
• 5.3.2 模型的建立
• 5.3.3 本构关系
• 5.3.4 塑性理论
• 5.3.5 荷载边界条件与求解设置
• 5.4 单调加载时节点的非线性有限元分析
• 5.4.1 试件变形
• 5.4.2 荷载位移曲线
• 5.4.3 应力分布
• 5.5 低周反复加载时节点的非线性有限元分析
• 5.5.1 破坏形态
• 5.5.2 骨架曲线
• 5.5.3 滞回曲线
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录