刚性组合节点在负弯矩和拉力共同作用下的性能

论文摘要

组合梁具有承载力高、刚度大等优点,应用于结构体系中可有效减小梁截面高度,增加建筑的使用空间,目前在高层建筑钢结构和组合结构体系中得到广泛应用,而组合梁与框架柱的节点称为组合节点。目前对结构体系抗倒塌性能的研究成为国内外的热点之一,而节点作为结构体系中传力的重要构件,对结构体系的内力重分配起到至关重要的作用。当结构体系中的关键柱破坏后,节点成为传力路径中的关键构件,此时节点受力性能将发生改变,由破坏前的受弯状态转变为拉弯受力状态。本文采用理论分析与试验研究相结合的方法对组合节点在拉弯受力状态下的性能进行研究,主要完成以下工作:(1)进行了两个刚性组合节点试验研究,研究了组合节点在负弯矩和拉力共同作用下的力学性能,研究节点的刚度、承载力、破坏模式以及不同受力阶段混凝土和钢梁的受力状态。(2)采用ABAQUS有限元软件建立了组合节点的分析模型,有限元计算结果和本文及他人的试验结果进行对比,验证模型的正确性。在此基础上,分析了弯矩等级、配筋率、钢材屈服强度、混凝土板厚度等参数对刚性节点拉弯受力性能的影响。(3)基于试验和有限元分析结果,采用内力平衡法给出了组合节点在拉力和负弯矩共同作用下的承载力计算公式,公式计算结果和有限元计算结果进行对比,验证了理论计算公式的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 组合节点的研究方法
• 1.3 国内外的研究现状
• 1.3.1 国内的研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 本文研究方法及内容
• 第2章 拉弯受力状态下组合节点的试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试验方案
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 试件的加工与制作
• 2.2.3 材性测定
• 2.2.4 试验装置和量测内容
• 2.3 试验现象
• 2.3.1 RJ1
• 2.3.2 RJ2
• 2.4 试验结果分析
• 2.4.1 节点承载性能分析
• 2.4.2 钢梁截面应变分布情况
• 2.4.3 预埋钢筋应变分布情况
• 2.4.4 混凝土板应变分布情况
• 2.4.5 混凝土楼板开裂情况
• 2.4.6 混凝土板与钢梁界面滑移
• 2.5 本章小结
• 第3章 有限元模型的建立与验证
• 3.1 引言
• 3.2 有限元方法简介
• 3.3 有限元模型的建立
• 3.3.1 几何模型
• 3.3.2 材料本构模型
• 3.3.3 单元类型
• 3.3.4 界面模型
• 3.3.5 边界条件和荷载施加
• 3.3.6 合理简化
• 3.4 有限元模型的验证
• 3.4.1 和本人试验结果的对比
• 3.4.2 和他人试验结果的对比
• 3.5 本章小结
• 第4章 节点拉弯受力性能的数值分析
• 4.1 引言
• 4.2 分析模型
• 4.3 典型节点受力分析
• 4.3.1 节点纯弯受力分析
• 4.3.2 节点拉弯受力分析
• 4.4 参数分析
• 4.4.1 弯矩等级的影响
• 4.4.2 配筋率的影响
• 4.4.3 钢筋强度的影响
• 4.4.4 钢材屈服强度的影响
• 4.4.5 混凝土板厚的影响
• 4.4.6 加劲肋的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 组合节点的拉弯承载力
• 5.1 前言
• 5.2 组合节点的拉弯受力特点
• 5.3 计算假定和分析方法
• 5.3.1 计算假定
• 5.3.2 分析方法
• 5.4 节点承受负弯矩和拉力的强度分析
• 5.4.1 节点的破坏特征
• 5.4.2 节点在负弯矩和拉力作用下的承载力分析
• 5.4.3 与有限元分析结果对比
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢