钢管混凝土斜柱抗剪环—环梁节点受力性能研究

钢管混凝土斜柱抗剪环—环梁节点受力性能研究

论文摘要

钢管混凝土柱抗剪环-环梁节点因其制作简单、施工方便、造价较低等优点,成为近几年在实际工程中应用较为广泛的一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点形式。在四川广电大厦中心主楼工程中,为满足建筑造型设置钢管混凝土斜柱的要求,形成了钢筋混凝土梁、板与钢管混凝土柱呈75°斜交的节点。到目前为止,尚未对此钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点进行过试验研究与实际工程。本文通过5个按实际工程2/3比例缩尺的钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁梁柱组合体试件的静载试验,重点研究了不同环梁环筋与箍筋配置方式、不同环筋与纵筋配筋量之比、不同环梁与纵梁截面高度比以及设置环梁加强筋和斜拉筋等因素对节点受力性能、破坏形态、承载力和延性的影响,为实际工程提供了直接的试验依据。同时,本文还通过非线性有限元软件ABAQUS对5个试验试件进行了模拟,并与试验结果进行对比,证明了按本文采用的有限元计算方法模拟钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点具有较好的适用性,并能满足一定的精度。在此基础上,不断改变试件的几何尺寸及环梁的配筋构造来进行有限元计算,进一步探讨了钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点在静载作用下的受力性能和破坏形态。试验和有限元模拟分析结果表明:钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点受弯破坏模式主要有两种,一种破坏发生在纵梁端,另一种破坏发生在环梁内。但无论破坏出现在纵梁端还是环梁内,节点的破坏均始于钢筋的屈服,发生这两种破坏模式的试件均具有较高的承载力和延性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.1.1 钢管混凝土结构发展概况
  • 1.1.2 钢管混凝土结构节点形式概述
  • 1.1.3 钢管混凝土柱抗剪环-环梁节点的提出
  • 1.2 钢管混凝土柱抗剪环-环梁节点
  • 1.2.1 钢管混凝土柱抗剪环-环梁节点研究现状及工程应用
  • 1.2.2 钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点研究现状
  • 1.3 本文的研究目的与工作内容
  • 2 试验方案
  • 2.1 试验目的
  • 2.2 试件设计
  • 2.2.1 试件几何尺寸
  • 2.2.2 试件配筋设计
  • 2.3 试验加载方案
  • 2.3.1 试验加载装置
  • 2.3.2 试验加载制度
  • 2.3.3 试验终止
  • 2.4 量测内容及方法
  • 2.4.1 量测内容
  • 2.4.2 量测方法
  • 3 试验结果
  • 3.1 试件GJ-1
  • 3.1.1 试件GJ-1 试验现象
  • 3.1.2 试件GJ-1 主要测量结果
  • 3.2 试件GJ-3
  • 3.2.1 试件GJ-3 试验现象
  • 3.2.2 试件GJ-3 主要测量结果
  • 3.3 试件GJ-4
  • 3.3.1 试件GJ-4 试验现象
  • 3.3.2 试件GJ-4 主要测量结果
  • 3.4 试件GJ-5
  • 3.4.1 试件GJ-5 试验现象
  • 3.4.2 试件GJ-5 主要测量结果
  • 3.5 试件GJ-7
  • 3.5.1 试件GJ-7 试验现象
  • 3.5.2 试件GJ-7 主要测量结果
  • 4 试验结果分析
  • 4.1 斜柱抗剪环-环梁节点宏观受力分析
  • 4.1.1 斜柱抗剪环-环梁节点受力机理
  • 4.1.2 斜柱抗剪环-环梁节点裂缝发展模式
  • 4.1.3 斜柱抗剪环-环梁节点破坏形态
  • 4.2 环梁环筋受力分析
  • 4.2.1 环梁上部环筋
  • 4.2.2 环梁下部环筋
  • 4.3 环梁箍筋的受力分析
  • 4.4 复合箍筋配置方式分析
  • 4.5 环梁加强筋及斜拉筋受力分析
  • 4.5.1 环梁加强筋的作用
  • 4.5.2 环梁箍筋中斜向拉筋的作用
  • 4.6 环筋与纵筋配筋量之比对节点破坏形态的影响
  • 4.7 环梁与纵梁截面高度之比对节点破坏形态的影响
  • 4.8 粘结、锚固性能
  • 4.8.1 环梁与钢管柱的粘结
  • 4.8.2 纵梁纵筋在环梁节点区内的粘结、锚固性能
  • 5 有限元分析
  • 5.1 有限元模型的建立
  • 5.1.1 材料模型
  • 5.1.2 单元类型
  • 5.1.3 接触模拟
  • 5.1.4 边界条件及加载方式
  • 5.1.5 网格划分
  • 5.1.6 非线性方程组求解
  • 5.2 有限元模拟结果及与试验结果对比分析
  • 5.2.1 裂缝形态对比分析
  • 5.2.2 钢筋受力对比分析
  • 5.2.3 破坏形态对比分析
  • 5.2.4 纵梁外端荷载-位移曲线对比分析
  • 5.3 算例
  • 5.3.1 算例T-1
  • 5.3.2 算例T-2
  • 5.3.3 算例T-3
  • 5.3.4 算例T-4
  • 5.3.5 算例T-5
  • 6 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 附录A 试件GJ-1 钢筋应变值
  • 附录B 试件GJ-3 钢筋应变值
  • 附录C 试件GJ-4 钢筋应变值
  • 附录D 试件GJ-5 钢筋应变值
  • 附录E 试件GJ-7 钢筋应变值
  • 附录F 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
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