锚定式方钢管混凝土柱—钢梁连接节点性能研究

论文摘要

方钢管混凝土结构结合了混凝土与钢材各自的优势，具有强度高、塑性与韧性好、耐火性能好及制作与施工方便等优点，得到了越来越广泛的应用。但国内对方钢管混凝土结构的试验及理论研究相对较少，尤其对节点承载力性能的研究相对滞后，阻碍了其在国内的推广应用。规范推荐的三种节点形式类型少，且仅提供了一种节点的设计方法，难于满足工程应用的需求。锚定式节点具有制作简单，不影响节点外形等优点，可应用于对节点刚度要求不大的结构中。为促进方钢管混凝土结构的应用与发展，本文对腹板横置锚定式方钢管混凝土柱—钢梁节点进行了试验与理论研究。对三个试件进行了低周往复加载试验，以研究节点的承载力、破坏模式、延性及耗能性能等，并应用有限元软件ANSYS分析了轴压比及混凝土强度对节点承载能力的影响。根据试验和有限元分析结果，本文分析了节点的抗弯屈服机制，并基于屈服线理论提出了抗弯承载力计算公式，与试验及有限元分析结果比较，符合较好。在此基础上，提出节点的抗弯及抗剪设计公式及构造要求，供实际工程应用参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题来源、研究目的和意义
• 1.3 国内外相关研究情况
• 1.3.1 国外方钢管混凝土梁柱节点的研究概况
• 1.3.2 国内方钢管混凝土梁柱节点的研究概况
• 1.4 本文研究对象和主要工作
• 1.4.1 研究对象
• 1.4.2 本文的主要工作
• 2 节点模型试验研究
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件设计、测点布置、材性及试验装置
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 测点布置
• 2.2.3 试件材性
• 2.2.4 试验装置
• 2.3 试验加载制度
• 2.4 试验过程及破坏特征
• 2.4.1 试验过程
• 2.4.2 试件破坏特征及分析
• 2.5 主要试验结果
• 2.5.1 柱顶荷载—位移（P-△）滞回曲线、加载过程曲线
• 2.5.2 骨架曲线
• 2.6 试验结果分析
• 2.6.1 试件屈服与破坏的确定
• 2.6.2 试件强度与刚度的退化
• 2.6.3 试件延性
• 2.6.4 试件耗能性能
• 3 节点模型有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 有限元基本理论
• 3.2.1 几何非线性
• 3.2.2 材料非线性
• 3.3 有限元建模及求解
• 3.3.1 建立几何模型
• 3.3.2 单元选择和网格划分
• 3.3.3 加载
• 3.3.4 求解
• 3.4 单调加载有限元分析
• 3.4.1 有限元分析结果
• 3.4.2 节点的应力及应变分布
• 3.5 混凝土强度对承载能力的影响
• 3.6 轴压比对承载能力的影响
• 3.7 各试件有限元分析结果与试验结果比较
• 4 节点的承载能力理论分析
• 4.1 引言
• 4.2 节点域承载能力计算
• 4.2.1 节点域的抗弯承载力
• 4.2.2 节点域的抗剪承载力
• 4.3 节点设计
• 4.3.1 节点抗弯设计
• 4.3.2 节点抗剪设计
• 4.3.3 节点连接设计
• 4.3.4 节点构造要求
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 存在的问题及展望
• 致谢
• 参考文献