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型钢再生混凝土柱—钢梁组合框架边节点受力性能研究

孙书伟  
【摘要】:型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架边节点结合了型钢再生混凝土柱承载力高、抗震性能好的优点,又具备了钢梁力学性能好、施工简便的特点,同时对废弃混凝土的回收再利用也符合国家可持续发展的要求,因此具有较为广阔的应用前景。本文主要通过试验和有限元模拟相结合的方法,进行了再生混凝土柱-钢梁组合框架边节点的抗震性能试验研究,主要研究内容与成果如下:(1)根据再生骨料的特点以及试验要求,配置了满足设计要求的再生混凝土配合比。本文共设计制作了 3榀不同轴压比的型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架边节点试件,通过低周反复荷载试验,观察了边节点的破坏过程以及破坏特征,获取了试件的滞回曲线和部分荷载-应变曲线。在此基础上,对组合框架边节点的刚度退化、强度退化、延性、耗能能力等抗震性能指标进行了深入研究,并分析了轴压比对边节点抗震性能的影响规律。(2)通过对边节点的破坏特征以及抗震性能指标分析发现,3榀组合框架边节点试件在节点核心区均发生典型的剪切破坏,3榀边节点滞回曲线较为饱满,大致呈现梭形,位移延性系数除高轴压比试件外均大于3.0,表明边节点具有相对较好的抗震性能;轴压比对边节点的抗震性能影响较为明显,各试件滞回曲线饱满度随着轴压比增大而逐渐降低,刚度和强度退化加快,整体延性逐渐减小,但水平承载力逐渐增大。(3)在试验基础上,通过有限元软件对组合框架边节点试件进行非线性分析,获取边节点的变形图、应力云图以及荷载-位移骨架曲线,同时和试验结果对比。在验证模型基础上,对边节点进行了拓展参数分析。研究表明:试验结果与非线性分析结果吻合相对较好,满足精度要求;再生混凝土强度可以提高边节点的承载力但延性会逐渐降低,型钢强度和配钢率不仅可以提高边节点的承载力,同时延性也会得到改善,配箍率和箍筋强度可以改善边节点的延性但对承载力提高较小。通过分析试验和模拟结果可知,型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架边节点的抗震性能和结构承载力较好,研究结果可为组合框架边节点实际工程应用以及进一步的研究提供技术参考和理论依据。


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