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L形连续缀板式钢管混凝土组合柱抗震性能研究

L形连续缀板式钢管混凝土组合柱抗震性能研究

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作者：李金杭青岛理工大学

学位级别：硕士

钢管混凝土组合柱可以高度契合建筑的实际需求,避免传统钢筋混凝土柱凸出墙外而造成建筑有效使用面积减少和不美观等问题,而且其本身的特点也决定了它将在日后装配式建筑中的应用前途非常宽广。此外,钢管混凝土组合柱越来越多的被应用... 详细信息

钢管混凝土组合柱可以高度契合建筑的实际需求,避免传统钢筋混凝土柱凸出墙外而造成建筑有效使用面积减少和不美观等问题,而且其本身的特点也决定了它将在日后装配式建筑中的应用前途非常宽广。此外,钢管混凝土组合柱越来越多的被应用到高层建筑当中,而高层建筑下部对柱构件的承载力和抗震性能要求较高,因此,对高性能钢管混凝土组合柱的研究势在必行。在以上背景下,本文提出了一种新型的,采用两块连接缀板连接的连续缀板式钢管混凝土组合柱,进行了抗震性能研究。本文研究内容如下:⑴设计并制作了3个新型的L形连续缀板式钢管混凝土组合柱试件,以钢管连接件即缀板的宽度和试验中的轴压比为试验参数,对试件进行了拟静力试验,得到了对应的滞回曲线和骨架曲线。然后从刚度退化和强度退化等四个方面进行分析,结果表明:连接缀板宽度与水平荷载峰值和刚度呈正相关,与延性和耗能能力呈负相关,且连接缀板宽度的增加会加剧强度退化和刚度退化;竖向恒载与水平荷载峰值、耗能能力呈负相关,对抗震性能影响很大,增大轴压比会导致两者均变小,并且会加剧刚度退化。⑵使用有限元分析软件ABABQUS建立了试验试件所对应的3个L形连续缀板式钢管混凝土组合柱模型,通过比较试验结果的滞回曲线和骨架曲线,验证了使用本软件对L形连续缀板式钢管混凝土组合柱进行模拟分析研究的可行性。⑶通过改变模型的轴压比、连接缀板宽度和厚度、钢管管径、钢管管壁厚度、混凝土强度等级和钢材强度等级,建立并模拟了11个L形连续缀板式钢管混凝土组合柱模型。结果表明:增大钢管管径和管壁厚度可以增加水平承载力,但变形能力变差;提高钢材强度可以增加水平承载力的同时改善延性,对抗震性能影响很大;连接缀板厚度对抗震性能的影响较小;混凝土强度对抗震性能的影响最小。

关键词： L形缀板式钢管混凝土组合柱低周反复荷载试验有限元模拟抗震性能

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L形缀板式钢管混凝土组合柱框架抗震性能研究

L形缀板式钢管混凝土组合柱框架抗震性能研究

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作者：郭相杰青岛理工大学

学位级别：硕士

近年来,国家在建设项目中优先推广应用钢结构装配式住宅,因其组合柱结构尺寸面积小可灵活布置在住宅中,在工程中具有良好的应用价值和提高社会经济效益。本文采用由中心及端部方钢管、缀板、混凝土组成的L形缀板式钢管混凝土组合柱进行... 详细信息

近年来,国家在建设项目中优先推广应用钢结构装配式住宅,因其组合柱结构尺寸面积小可灵活布置在住宅中,在工程中具有良好的应用价值和提高社会经济效益。本文采用由中心及端部方钢管、缀板、混凝土组成的L形缀板式钢管混凝土组合柱进行框架抗震耗能能力分析,主要研究内容如下:为研究缀板式钢管混凝土组合柱抗震性能,制作并完成了两榀1/2缩尺比例的框架试件拟静力试验,两榀框架分别为格构式组合柱(缀板沿柱身等距布置,总长度占柱身长度的60%)框架和实腹式组合柱(缀板沿柱身全长布置)框架。试验过程中,两试件的破坏现象和破坏部位基本一致,该结构二层钢梁早于一层首先发生屈曲和平面外变形,直至试验结束,组合柱也未发生破坏。基于应变数据分析,中心钢管应力大小与相邻肢柱钢管应力大小相近,说明缀板传力性能良好,与各肢柱具有良好的协同作用。由于实腹式组合柱框架内填充混凝土的增加,单肢柱刚度的增大提高了组合柱承压能力,在试验数据下分析对比下,实腹式框架抗震性能优于格构式框架。基于试验研究和有限元软件结果分析两者吻合度较高的前提下,采用ABAQUS分别对两榀框架进行参数化模拟分析。考察在其不同轴压比作用下、梁柱线刚度及截面形式下框架结构的力学性能,并对比分析相同轴压比作用下两榀不同组合柱框架的抗震性能。模拟结果得出两榀框架都具有良好的延性和耗能能力。在不同轴压比作用下,框架结构随着轴压比的增加,框架极限承载能力及耗能能力有所下降,两种不同构造形式的框架都服从首先在钢梁两端发生屈曲现象,钢梁发生平面外扭转,随着水平位移增加,框架承载力逐渐降至0.85倍极限荷载;梁柱线刚度改变,对实腹式框架极限荷载有所影响,对格构式组合柱框架影响不大;通过对截面形式的对比,探究组合柱在不同形式下的力学性能,完善对框架结构的理论分析,并针对其薄弱部位进行补强。

关键词：缀板式钢管混凝土组合柱框架体系低周反复荷载拟静力试验抗震有限元分析

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