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新型方钢管混凝土柱—钢梁节点的试验研究

于旭  
【摘要】: 方钢管混凝土结构作为一种新型组合结构,具有承载力高、耗能能力强、延性好等特点,且外形规则便于梁柱连接,防火措施简单,施工周期短,因此,在中高层住宅建筑中有较广泛的应用前景。然而,目前制约方钢管混凝土结构推广应用的主要问题在于节点构造方案,因此,开展针对中高层住宅建筑的方钢管混凝土柱—钢梁节点研究,探讨合理、有效的节点构造方案,具有十分重要的理论意义和应用价值。 本文在分析现有节点方案特点的基础上,提出了角钢加劲式节点方案,并采用试验和理论分析相结合的方法,对这种新型节点进行了系统研究,主要研究内容与成果如下: (一)设计了4个新型方钢管混凝土柱—钢梁节点的试件,通过对新型节点的低周反复荷载试验,研究了新型节点的骨架曲线和节点核心区剪切变形等,探讨了内填混凝土、加劲肋长度和梁柱相对尺寸等对节点抗震性能影响。试验表明,在保证焊接质量的前提下,本文提出的新型方钢管混凝土柱—钢梁的节点具有良好的抗震性能;内填混凝土有利于抑制柱腹板的屈曲变形,增加节点的承载力和刚度;加劲肋长度的增加有利于传递梁端弯矩,使节点的承载力提高。 (二)基于新型节点的试验结果和有限元分析,研究了新型节点的传力机理,其应力的传递路径分为两种:对于钢管柱节点,梁端弯矩主要通过加劲肋板直接传至柱腹板,对于钢管混凝土柱节点,梁端弯矩一部分通过加劲肋传给柱腹板,另一部分通过柱翼缘传给钢管内的混凝土。在此基础上,提出了新型节点的抗弯和抗剪承载力计算方法,其抗弯承载力的计算值和试验值吻合较好。 (三)通过对节点破坏成因的分析,提出了新型节点的改进措施,包括四个方面:改进对接焊缝的设计、改进对接焊缝的焊接工艺和焊接顺序、加强对接焊缝的强度校核、加强对接焊缝的质量检测。并参考相关设计规程,提出了新型节点的设计建议。


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