方中空钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外环板节点静力分析

作     者：常佳琦 

作者单位：沈阳建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任德斌;任庆新

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：方中空钢管混凝土叠合柱 H型-钢梁 有限元分析 节点静力性能研究 

摘      要：目前大量高层、超高层房建工程上用到的柱子基本都是钢管混凝土叠合柱,保证了建筑整体更大的稳定性、抗震性与经济性。钢管混凝土叠合柱除具备基本钢混结构的特性以外,与钢柱相比,构件的耐久性和防火性能大大提高;结构整体的韧性有了很大的提升;同时可以适当地缩减构件截面尺寸,因此结构整体的自重也有所减小。这些大型建筑结构多数是框架结构,其传力关键是梁柱连接的节点,节点的稳固与否与承载力高低往往决定了整个结构的正常使用和在恶劣条件的变形状态,例如:地震多发区。因此,对钢管混凝土结构梁-柱节点构造措施与受力性能的分析与研究是深入和推广钢管混凝土结构的重中之重,通过研究,使钢管混凝土组合结构为工程实践提供更好的理论依据和构造措施方面的建议。本文采用试验验证和理论研究相结合的方法,深入研究套筒式中空方钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外环板节点的力学性能。主要进行了以下几个方面的研究工作:(1)结合中空钢管混凝土叠合柱-H型钢梁节点的特点,利用ABAQUS软件建立有限元分析模型,模型中考虑了材料与几何非线性、钢管和混凝土间的相互接触作用,结合前人试验研究,做出对应的有限元模型,验证了网格划分和求解收敛的合理性;分析了套筒式中空方钢管混凝土叠合柱-H型钢梁的典型算例的受力特点和破坏特征。(2)对套筒式中空方钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外环板节点进行受力全过程分析,研究节点的破坏模式、节点核心区的应力和变形规律、以及各部件的协同工作特性,并分析重要影响参数的影响规律,为节点构造措施设计提供建议和方法。(3)研究了 12个套筒式中空方钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外环板节点在单调荷载作用下的有限元模型,提取出荷载P(kN)-位移Δ(mm)关系曲线,弯矩M(kN·m)-转角θ(rad)关系曲线进行参数分析,参数类型包括荷载参数(叠合柱轴压比:0.1、0.3,0.6)、几何参数(套筒厚度:4mm、6mm,8mm;钢梁高度:100mm、140mm,200mm;钢梁厚度:3.8mm、4mm,4.2mm),材料参数(钢材型号:Q235B、Q345B,Q390B),有无加劲肋,得出不同参数对节点的承载能力、延性及破坏形态的影响规律。