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《西安建筑科技大学》 2012年
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穿芯高强螺栓—端板节点方钢管混凝土平面框架的抗震性能研究

马尤苏夫  
【摘要】:钢管混凝土以其承载力高,塑性和韧性好,施工方便,经济性好等优点,在多高层建筑中得到了越来越广泛的应用。目前,方钢管混凝土柱-钢梁连接节点主要有内隔板式、外加强环式及隔板贯通式节点,这些节点的构造复杂,施工不便。穿芯高强螺栓-端板节点构造简单、施工方便,现场安装精度高,是一种具有良好力学性能的新型节点。本文在试验研究的基础上,采用数值计算与理论分析相结合的方法,深入研究了采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的抗震性能。主要内容包括: 1.进行了3榀采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的低周往复荷载试验。考察了轴压比和梁柱线刚度比对钢管混凝土框架抗震性能的影响。结果表明:框架具有良好的滞回性能、延性和耗能能力;增大轴压比将降低框架的延性和水平极限承载力,提高框架的耗能能力;增大梁柱线刚度比将降低框架的延性和耗能能力,提高框架的水平极限承载力;试件破坏机制为典型的“梁铰”破坏机制,满足我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中“强柱弱梁,强节点弱构件”的设计要求。 2.利用非线性有限元软件ABAQUS6.10对试验框架进行了精细化数值模拟。数值分析结果与试验结果吻合较好,具有较好的精度,可用于方钢管混凝土框架的分析。基于数值分析结果,剖析了框架梁柱连接节点、柱脚等关键受力部位的应力发展过程,明确了框架的受力机理和破坏机制。 3.利用非线性有限元软件,对影响方钢管混凝土平面框架受力性能的参数进行了数值分析。研究了轴压比、梁柱线刚度比、截面含钢率、钢材屈服强度、长细比和高强螺栓预拉力等对方钢管混凝土平面框架力学性能的影响。 4.结合试验研究与数值分析结果,分析了轴压比和梁柱线刚度比对框架受力机理的影响;在明确了钢管混凝土框架的破坏机制后,对方钢管混凝土框架进行了二阶弹性分析,提出了适用于穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的三折线型简化骨架曲线模型,并根据相应的滞回规则得到了单层单跨方钢管混凝土框架的恢复力模型,可为工程应用提供参考。
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