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方钢管混凝土柱—叠合板组合扁梁节点基本力学性能分析

付海峰  
【摘要】:在装配式钢结构中使用组合扁梁,能够降低结构高度、缩短施工工期、减少工程造价,具有良好的经济和社会效益。将组合扁梁和方钢管混凝土柱结合成为一种新型的结构体系,在建筑结构中具有良好的应用前景。然而,目前对于方钢管混凝土柱与组合扁梁节点性能的研究较少,缺少相应的设计理论。本文采用数值模拟与理论分析相结合的方法,对方钢管混凝土柱—叠合板组合扁梁节点进行抗弯分析与抗冲切分析,具体完成以下工作:(1)利用有限元软件ABAQUS建立节点精细化有限元模型,通过分析结果与试验结果的比较,验证了分析模型的有效性和合理性。(2)利用建立的有限元模型,对该新型节点试件进行抗弯与抗冲切数值模拟,分析不同轴压比、板厚、钢暗梁高度、钢暗梁腹板宽度、钢暗梁翼缘厚度、方钢管厚度、混凝土强度与钢暗梁强度等参数对节点抗弯与抗冲切承载力、耗能能力、刚度退化、强度退化、延性等指标的影响规律,明确了影响该新型节点抗弯与抗冲切承载力的主要参数。(3)设计了组合扁梁与柱等强、强组合扁梁弱柱与强柱弱组合扁梁三种类型的节点,分析不同强柱系数对该新型节点的的承载力、刚度、延性、破坏模式、楼板中钢暗梁与混凝土的内力分布比例等方面的影响,结合分析结果,明确了节点核心区的受力机理,核心区的抗剪承载力主要由核心区钢管腹板与内填混凝土提供,而核心区钢管翼缘与内隔板主要用于传递梁端弯矩。(4)建立了新型节点的抗弯承载力和抗冲切承载力的理论计算公式;基于数值分析数据,回归得出节点在正弯矩区与负弯矩区的抗弯承载力的计算公式,以及受冲切力作用时节点抗冲切承载力的计算公式。对两种方法建立的承载力计算公式结果进行验证,吻合良好。(5)提出了该新型节点的系统设计方法,并给出了节点各组件的构造要求与算例验证。结合该节点试验现象与数值分析结果,给出了该新型节点设计建议,为在实际工程使用提供参考。


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