隨著建筑產業(yè)現(xiàn)代化的推進,裝配式混凝土結構作為其中形式之一,也成為了研究的熱點,尤其是裝配式框架梁柱節(jié)點的連接方式。為此,本文提出了一種新型的預制裝配式鋼管約束耗能框架節(jié)點,該節(jié)點核心區(qū)采用預制鋼管約束鋼纖維混凝土的形式,預制下柱與預制核心區(qū)通過灌漿連接、預制上柱與預制核心區(qū)通過鋼筋套筒連接,預制梁與預制核心通過梁端局部現(xiàn)澆連接段進行連接,實現(xiàn)的“強節(jié)點、弱構件”的抗震設計理念。主要工作內容包括以下幾個方面:(1)進行了4個預制裝配式鋼管約束耗能框架節(jié)點和1個現(xiàn)澆框架節(jié)點滯回試驗研究,試驗參數(shù)主要核心外包鋼管的厚度、節(jié)點軸壓比和梁端連接段鋼纖維摻量,探討各參數(shù)對節(jié)點的破壞形態(tài)、節(jié)點核心區(qū)的剪切變形、延性和耗能能力的影響規(guī)律。試驗結果表明:預制裝配式鋼管約束耗能框架節(jié)點的承載力、延性、耗能能力均優(yōu)于現(xiàn)澆框架節(jié)點。在發(fā)生梁端塑性鉸破壞的前提下,隨著梁端連接段混凝土摻入鋼纖維體積率的提高,新型節(jié)點的承載力、延性、耗能能力、梁端塑性鉸的轉動能力略有提高,試件P-Δ曲線的剛度和強度退化也較為緩慢。在試驗軸壓比內,軸壓比越高水平承載力略有提高,相應的耗能能力也略有提高,但是節(jié)點的延性有所降低、剛度和強度退化也較快。節(jié)點核心區(qū)外包鋼管厚度從8mm改變到4mm,試件的破壞模態(tài)由梁端破壞變化為節(jié)點核心區(qū)剪切破壞且呈脆性破壞特征。(2)采用有限元軟件ABAQUS對節(jié)點性能進行了模擬。確定了外包鋼管、梁柱鋼筋、鋼纖維混凝土、普通混凝土和鋼管約束混凝土的受壓、受拉本構模型以及各預制部件接觸設置的基礎上,建立了預制裝配式鋼管約束耗能節(jié)點的有限元模型,有限元計算得到的骨架曲線與試驗結果吻合良好。結合有限元分析和試驗結果分析了預制裝配式鋼管約束耗能節(jié)點的斜壓桿-桁架-約束機制傳力過程,明晰了節(jié)點的破壞模態(tài)。(3)利用ABAQUS軟件,分別針對各因素對連接段梁端抗彎承載力和核心區(qū)抗剪承載力的影響進行了大量的參數(shù)分析。參數(shù)分析結果表明:連接區(qū)摻入鋼纖維體積率和梁鋼筋的配筋率對梁端抗彎承載力影響較為顯著;以核心區(qū)混凝土摻入鋼纖維體積率、核心區(qū)外包鋼管厚度和核心區(qū)混凝土強度對新型節(jié)點的抗剪承載力影響較為顯著。在參數(shù)分析的基礎上,回歸得到了預制裝配式鋼管約束耗能框架節(jié)點的梁端抗彎承載力和核心區(qū)抗剪承載力的簡化公式。
【學位單位】：福建工程學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU398.9
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與研究意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 裝配式節(jié)點的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 鋼纖維混凝土的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的節(jié)點構造與研究內容
        1.3.1 預制裝配式鋼管約束耗能節(jié)點的構造
        1.3.2 研究內容
    1.4 擬解決的關鍵技術問題
第二章 預制裝配式鋼管約束耗能節(jié)點試驗研究
    2.1 引言
    2.2 試驗概況
        2.2.1 試件設計
        2.2.2 試件制作
        2.2.3 試件材料
        2.2.4 試件制作
        2.2.5 試驗裝置和試驗方法
    2.3 試驗分析
        2.3.1 試驗現(xiàn)象
        2.3.2 破壞模式
    2.4 試驗結果分析
        2.4.1 滯回曲線
        2.4.2 應變片曲線圖
        2.4.3 各參數(shù)滯回曲線和骨架對比
        2.4.4 節(jié)點試件屈服與破壞的確定
        2.4.5 延性系數(shù)
        2.4.6 強度退化規(guī)律
        2.4.7 剛度退化規(guī)律
        2.4.8 耗能能力
        2.4.9 梁柱節(jié)點核心區(qū)剪切變形
        2.4.10 梁柱節(jié)點梁端塑性鉸區(qū)域彎矩M-曲率?滯回曲線
    2.5 本章小結
第三章 預制裝配式鋼管約束耗能節(jié)點傳力機制及數(shù)值分析
    3.1 概述
    3.2 斜壓桿-桁架-約束傳力機制
        3.2.1 斜壓桿機制理論
        3.2.2 桁架機制理論
        3.2.3 約束機制理論
    3.3 有限元模型的建立
        3.3.1 材料的本構模型
        3.3.2 單元、網格、邊界條件和接觸
    3.4 算例分析
        3.4.1 方鋼管混凝土柱
        3.4.2 鋼筋混凝土節(jié)點
        3.4.3 鋼筋鋼纖維高強混凝土梁柱節(jié)點
        3.4.4 全預制裝配式鋼管約束框架節(jié)點
        3.4.5 鋼管混凝土柱-鋼筋混凝土梁節(jié)點
    3.5 有限元計算結果與試驗結果的對比分析
        3.5.1 破壞形態(tài)
        3.5.2 有限元結果與試驗曲線對比
        3.5.3 極限荷載對比
    3.6 節(jié)點破壞工作機理分析
        3.6.1 節(jié)點混凝土裂縫發(fā)展過程
        3.6.2 節(jié)點傳力機制
    3.7 本章小結
第四章 有限元參數(shù)分析及簡化計算方法
    4.1 引言
    4.2 梁端塑性鉸抗彎承載力參數(shù)分析
        4.2.1 軸壓比
        4.2.2 梁鋼筋的配筋率
        4.2.3 鋼纖維體積率
        4.2.4 翼緣厚度
        4.2.5 腹板的高厚比
    4.3 節(jié)點核心區(qū)抗剪承載力參數(shù)分析
        4.3.1 軸壓比
        4.3.2 核心區(qū)的混凝土強度
        4.3.3 外包鋼管厚度
        4.3.4 鋼纖維體積率
    4.4 節(jié)點梁端塑性鉸抗彎承載力計算
    4.5 節(jié)點核心區(qū)抗剪承載力計算公式
    4.6 本章小結
第五章 結論與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷
在校期間參與的科研項目
在校期間研究成果及發(fā)表的學術論文
獲獎情況

【參考文獻】

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6 白敏;牛荻濤;姜磊;苗元耀;;鋼纖維改善混凝土力學性能和微觀結構的研究[J];硅酸鹽通報;2013年10期

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本文編號：2835256