【摘要】：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有承載力高、韌性和塑性好等優(yōu)點(diǎn),但是該結(jié)構(gòu)容易在室內(nèi)出現(xiàn)凸角,影響建筑的使用功能。為此,人們提出了異形鋼管混凝土結(jié)構(gòu),其柱截面通常采用T形、L形和十字形等異形截面形式,有效地解決了室內(nèi)出現(xiàn)凸角問題。異形鋼管混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)通常采用外加強(qiáng)環(huán)板式節(jié)點(diǎn)、內(nèi)隔板式節(jié)點(diǎn)和側(cè)板連接節(jié)點(diǎn),其中外加強(qiáng)環(huán)板式節(jié)點(diǎn)由于外環(huán)板的存在會(huì)影響建筑的使用功能,而內(nèi)隔板式節(jié)點(diǎn)由于內(nèi)隔板位于鋼管內(nèi)導(dǎo)致加工困難且會(huì)影響混凝土的澆筑質(zhì)量,而側(cè)板連接節(jié)點(diǎn),側(cè)板與管壁之間一般通過焊縫連接,二者能否協(xié)同受力值得商榷。為此,作者提出了一種新型T形鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式節(jié)點(diǎn),并對(duì)該新型節(jié)點(diǎn)和采用該節(jié)點(diǎn)形式的平面框架進(jìn)行了抗震性能的數(shù)值分析,結(jié)果表明該節(jié)點(diǎn)能夠滿足承載力和抗震性能要求,且安裝時(shí)僅需螺栓連接,不需要焊接,施工簡(jiǎn)便,為異形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。本文主要進(jìn)行了以下工作:(1)綜述了傳統(tǒng)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)和異形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的研究進(jìn)展。(2)提出了新型T形鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式節(jié)點(diǎn),該新型節(jié)點(diǎn)是在已有研究的外加強(qiáng)環(huán)板T形鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來,將外加強(qiáng)環(huán)板改為節(jié)點(diǎn)區(qū)域鋼管管壁局部加厚并在鋼管內(nèi)設(shè)置交錯(cuò)的拉結(jié)板,鋼梁與鋼管混凝土柱通過Z字形懸臂梁實(shí)現(xiàn)全螺栓連接。為了對(duì)比分析說明改進(jìn)措施對(duì)于節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響,在新型節(jié)點(diǎn)和已有外加強(qiáng)環(huán)板式節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上同時(shí)設(shè)計(jì)出另外兩個(gè)節(jié)點(diǎn):(1)將新型節(jié)點(diǎn)的Z字形懸臂梁與鋼梁全螺栓連接改為懸臂梁與鋼梁的翼緣焊接、腹板螺栓連接;(2)將與新型節(jié)點(diǎn)連接的鋼梁改為狗骨式鋼梁。(3)利用有限元軟件ABQUAS建立了上述4個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)體單元模型,模型的建立考慮了材料非線性、幾何非線性和接觸非線性,對(duì)4個(gè)節(jié)點(diǎn)模型分別進(jìn)行了低周循環(huán)往復(fù)荷載作用下的分析,得到了各個(gè)節(jié)點(diǎn)的滯回曲線、耗能能力、骨架曲線、極限承載能力和延性性能、剛度退化等抗震性能指標(biāo),并對(duì)比分析了4個(gè)節(jié)點(diǎn)在加載過程中應(yīng)力的分布情況和節(jié)點(diǎn)的最終破壞變形。結(jié)果表明:新型節(jié)點(diǎn)的改進(jìn)措施能有效的改善節(jié)點(diǎn)的抗震性能,滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn),弱構(gòu)件”的抗震設(shè)計(jì)要求。(4)基于纖維單元模型的采用該新型節(jié)點(diǎn)的平面框架的抗震性能研究。首先,利用有限元軟件ABQUAS分別建立了采用該新型節(jié)點(diǎn)的單跨單層平面框架的實(shí)體單元模型和纖維單元模型,并進(jìn)行了單調(diào)荷載作用下的分析,通過比較兩種模型的分析結(jié)果驗(yàn)證了纖維單元模型分析的準(zhǔn)確性。然后,對(duì)平面框架的纖維單元模型進(jìn)行了低周循環(huán)往復(fù)荷載作用下的分析,并分別考慮了不同軸壓比和采用不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土對(duì)于框架抗震性能的影響。結(jié)果表明:軸壓比對(duì)于平面框架的抗震性能的影響較大,混凝土的強(qiáng)度等級(jí)對(duì)平面框架的抗震性能影響較小。
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU398.9;TU352.11
【圖文】：

形、L形和十字形等截面柱（如圖1-1所示），可以做到柱肢的寬度與墻體的厚度相同，這樣就有效的提高了房間的實(shí)際使用面積、舒適度和觀感，異形鋼管混凝土柱具有傳統(tǒng)鋼管混凝土柱合理利用鋼材和混凝土材料優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)，即鋼管對(duì)混凝土有約束作用，使得混凝土處于三向受力的狀態(tài)，可以使混凝土的強(qiáng)度得到提高，同時(shí)由于鋼管內(nèi)填混凝土，可以避免鋼管過早的發(fā)生屈曲。另外異形鋼管混凝土柱還可以減輕結(jié)構(gòu)的自重，節(jié)約資源，有良好的經(jīng)濟(jì)效益，是一種符合現(xiàn)代建筑發(fā)展方向的結(jié)構(gòu)形式。（a）T形鋼管混凝土柱 （b）L形鋼管混凝土柱 （c）十字形鋼管混凝土柱圖1-1異形鋼管混凝土柱截面形式異形鋼管混凝土柱還可以根據(jù)截面的構(gòu)成形式分為以下幾種：（1）普通異形鋼管混凝土柱，即直接由鋼板焊接而成且混凝土截面中無任何構(gòu)造措施的異形鋼管混凝土柱

組合式異形鋼管混凝土柱（b）矩形鋼管與U形管焊接組合式T形

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本文編號(hào)：2724341