型钢高强混凝土梁柱节点的抗震性能及非线性有限元分析

论文摘要

近来,越来越多的高层建筑都采用了型钢高强混凝土结构。这种结构形式可以更好的发挥型钢、混凝土的性能。节点是连接梁和柱的关键部位,梁和柱的内力通过节点传递。型钢高强混凝土梁柱节点受力复杂,影响因素多,而要研究各参数对节点性能的影响,需要进行大量的试验,劳动量和资金投入都很大。如果采用有限元计算机辅助分析的方法,可以很好的解决问题。本文在型钢高强混凝土梁柱节点抗震性能试验研究的基础上,应用大型有限元分析软件MSC.MARC对“弱节点型”的节点试件进行了非线性有限元分析。本文采用组合式有限元模型,同时忽略了型钢混凝土节点核心区各构件之间的粘结滑移性能,对节点的承载力和其他性能进行了非线性有限元分析。结果表明,有限元计算误差小,模型简化合理。分析也表明:型钢高强混凝土节点核心区各构件间的粘结滑移对节点承载力没有明显的影响,对节点延性影响比较大。在此基础上,本文利用所提出的简化模型对“弱节点型”节点的部分影响参数做了定性分析。分析表明:轴压比对节点的刚度、抗裂度的提高是有利的,且增大幅度较大;配箍率的增大对节点承载力提高幅度不大,其对节点的延性影响较大。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 型钢混凝土结构的特点
• 1.2 型钢混凝土结构的研究及应用
• 1.2.1 型钢混凝土结构在国外的研究及应用
• 1.2.2 型钢混凝土结构在国内的研究和应用
• 1.3 型钢混凝土梁柱节点的研究现状
• 1.3.1 型钢混凝土梁柱节点的试验研究
• 1.3.2 型钢混凝土梁柱节点的有限元分析
• 1.3.3 存在的问题
• 1.4 课题内容
• 1.4.1 本课题的目的
• 1.4.2 本课题的研究意义
• 1.4.3 本文的工作
• 2 型钢高强混凝土梁柱节点受力性能的理论分析
• 2.1 材料的力学性能
• 2.1.1 高强混凝土的力学性能
• 2.1.2 型钢的力学性能
• 2.2 节点试验研究
• 2.2.1 试验概况
• 2.2.2 结果分析
• 2.3 节点核心区抗剪承载力的理论分析
• 2.3.1 高强混凝土部分
• 2.3.2 型钢腹板部分
• 2.3.3 箍筋部分
• 2.3.4 翼缘部分
• 2.4 小结
• 3 有限元理论基础及在 MARC中的应用
• 3.1 有限元基本理论
• 3.1.1 有限单元法综述
• 3.1.2 弹塑性力学基本理论
• 3.1.3 混凝土的破坏准则
• 3.1.4 有限元非线性问题求解方法
• 3.1.5 有限元分析计算的基本步骤
• 3.2 型钢高强混凝土的MSC.MARC有限元建模基础
• 3.2.1 单元类型的选取
• 3.2.2 本构关系
• 3.3 小结
• 4 型钢高强混凝土弱节点有限元分析
• 4.1 节点的有限元建模
• 4.1.1 有限单元的选取和划分
• 4.1.2 边界条件及荷载
• 4.2 节点的有限元模型计算结构分析
• 4.2.1 承载力和位移
• 4.2.2 应力和应变
• 4.2.3 高强混凝土的裂缝发展情况
• 4.2.4 剪切变形
• 4.3 节点参数分析
• 4.3.1 轴压比
• 4.3.2 配箍率
• 4.4 小结
• 5 结论与建议
• 5.1 主要结论
• 5.2 存在的问题与建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录