隔板贯通式方钢管混凝土柱—钢蜂窝梁节点力学性能研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jundy123
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方钢管混凝土柱(CFSTC)具有承载力高、塑性、韧性和耐火性好等优点,在实际工程中应用日益广泛。钢蜂窝梁具有节约钢材、刚度大、方便管线布置等优势,在工程中被大力推广。二者的连接,不但可以发挥二者自身的优点,且更容易实现“强柱弱梁”的屈服机制。而目前尚未查阅到直接开展隔板贯通式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点研究的文献。为此,本文开展了该种节点的力学性能及设计计算方法的研究。采用有限元软件ABAQUS建立了已有隔板贯通式CFSTC-实腹梁节点试件的有限元模型,模拟了其在低周往复荷载作用下的受力过程,并与该试验的试验结果进行了对比分析,结果表明模拟结果和试验结果吻合较好,说明所建立的有限元模拟方法具有一定的合理性。在此基础之上,按照1:1的比例建立了一个与试验中隔板贯通式CFSTC-实腹梁节点模型尺寸相同的隔板贯通式CFSTC-钢蜂窝梁节点模型,通过对比二者在低周往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线、延性系数及耗能能力,可以看出隔板贯通式CFSTC-钢蜂窝梁节点也具有较高的承载力、良好的延性和耗能能力,且更容易实现“强柱弱梁”的屈服机制,由此表明隔板贯通式CFSTC-钢蜂窝梁节点具有工程可行性。通过改变隔板贯通式CFSTC-钢蜂窝梁节点的隔板内伸宽度、隔板外伸宽度、隔板厚度、轴压比、混凝土强度等级、含钢率、钢材屈服强度、梁柱线刚度比、开孔率、孔间距和钢蜂窝梁的第一个蜂窝孔到柱壁的距离等因素,设计了 34个隔板贯通式CFSTC-钢钢蜂窝梁节点,并采用上述有限元模拟方法,模拟了各节点在低周往复荷载作用下的受力过程,计算得到了相应的滞回曲线、骨架曲线、延性系数和等效粘滞阻尼系数。从计算结果可以看出,该种节点的滞回曲线比较饱满,没有明显的刚度退化,其位移延性系数均大于3.86,能量耗散系数在1.07~2.26之间,等效粘滞阻尼系数在0.17~0.36之间,进一步说明该种节点具有良好的抗震性能。采用以上模拟结果,定量分析了不同因素对隔板贯通式CFSTC-钢蜂窝梁节点荷载-位移、弯矩-转角骨架曲线的影响,结果表明,隔板外伸宽度、隔板厚度、钢材屈服强度、梁柱线刚度比和开孔率是影响荷载-位移、弯矩-转角骨架曲线的主要因素,而其他因素影响较小。根据上述各节点的弯矩-转角骨架曲线,计算了各节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度,并根据计算数据,回归了抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度的简化计算式。随机设计了与上述节点不同的节点,对比了这些节点的有限元模拟结果和简化计算式计算结果,误差较小,验证了简化计算式的准确性。从而为该种节点的工程应用和相关规范的制定提供了理论依据。
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