壁式钢管混凝土柱-H型钢梁双侧板节点受力性能研究

作     者：黄心怡 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郝际平

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：壁式钢管混凝土柱 双侧板节点 低周反复荷载试验研究 破坏模式 

摘      要：钢管混凝土柱与钢梁装配式节点,构成上将钢和混凝土的优势融合,同时也响应了国家关于支持发展钢结构等装配式建筑、改善施工质量的号召,被普遍应用于多高层建筑中。本文基于课题组提出的绿色高层钢结构住宅体系,提出了一种适用于壁式钢管混凝土柱的带侧板节点。壁式钢管混凝土柱拥有承载能力高、刚度大、延性好、耗能能力强等优势,同时经济性好,综合效益高,针对其特殊的截面尺寸,现在常用的一些内隔板、穿芯螺栓、外环板形式节点,往往水土不服,不能满足实际工程的需要。综上,课题组根据现阶段国内外节点构造研究成果,提出了一种壁式钢管混凝土柱-H型钢梁双侧板节点。针对该种节点形式,本文具体完成的工作有:(1)进行了壁式钢管混凝土柱-H型钢梁双侧板节点的伪静力试验,研究了节点的滞回性能、刚度退化、延性性能、耗能能力以及破坏模式。结果表明:双侧板节点因梁端首先形成塑性铰而发生破坏,节点具有良好的滞回性能、延性以及耗能能力。(2)通过有限元软件ABAQUS进行了节点在低周往复荷载下的模拟,模拟结果与试验过程契合较好,同时深入分析了节点的破坏模式、受力性能以及抗震性能。有限元计算结果与试验结果契合程度高,证实了计算分析结果的可靠性、真实性。(3)通过有限元非线性单调加载模拟,考虑了不同轴压比、侧板延伸长度、侧板厚度、节点区柱翼缘厚度等因素对节点力学性能的影响。分析表明,控制轴压比可以有效控制节点试件的延性;控制侧板外伸长度可以提升试件的延性,对承载力影响相对较小,调节侧板长度可控制塑性铰形成位置;控制侧板厚度可影响节点的破坏形式,对节点承载力和延性也有相应影响;节点区柱翼缘厚度对节点受力性能影响不大;同时还总结了节点的破坏模式及传力机理。(4)总结试验和有限元计算结果,提出了节点构造建议以及节点生产施工建议,可以有效地缩短工程周期。