【摘 要】
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中空夹层钢管混凝土柱-钢梁节点与普通钢管混凝土柱-钢梁节点相比,具有自重轻、抗弯能力好等优点,但当节点处内管与钢梁无连接,内管往往发生局部屈曲,节点区域的传力方式主要依靠钢管与混凝土的界面粘结,若出现脱空现象,会使得传力途径出现问题,钢管混凝土柱-钢梁节点刚度大、承载力高的优势将受到削弱。为了保证内外钢管及夹层混凝土协调工作,通过在节点区域对内管加肋的方式来的传递内力。本文对内管加肋型圆套圆中空夹
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中空夹层钢管混凝土柱-钢梁节点与普通钢管混凝土柱-钢梁节点相比,具有自重轻、抗弯能力好等优点,但当节点处内管与钢梁无连接,内管往往发生局部屈曲,节点区域的传力方式主要依靠钢管与混凝土的界面粘结,若出现脱空现象,会使得传力途径出现问题,钢管混凝土柱-钢梁节点刚度大、承载力高的优势将受到削弱。为了保证内外钢管及夹层混凝土协调工作,通过在节点区域对内管加肋的方式来的传递内力。本文对内管加肋型圆套圆中空夹层钢管混凝土柱-钢梁节点进行了试验研究并利用ABAQUS软件建立有限元模型进行计算,探讨此类节点的滞回性能。本文研究的主要内容如下:(1)本文对5个内管加肋型圆套圆中空夹层钢管混凝土柱-钢梁节点进行低周往复试验。分析了节点试件在往复荷载下的强度退化、刚度退化、节点延性和节点耗能能力等得到相关规律。试验结果表明,各试件滞回曲线均较为饱满,没有出现捏拢现象,呈梭形,表现出良好的耗能能力。(2)本文使用ABAQUS有限元软件上建立此类节点模型,根据钢管混凝土、钢梁等不同材料的性质,分别引入相对应的本构关系,通过设置各种材料间的接触来模拟框架结构中各个部件组合的方式,设置合适的边界条件与加载方式,将计算得到的有限元分析结果与试验结果相比较,二者较为吻合。有限元模拟验证滞回曲线与单调曲线拟合良好,可以通过单调荷载下节点受力情况进而研究其各项性能。(3)本文对节点在加劲肋长度、宽度和强度三种参数下的静力性能进行了研究。结果表明:加劲肋长度对于节点承载力有一定程度上的提高,但增幅不大。当β=1时承载力达到最高,对比无肋节点延性有大幅度提高。肋宽的增加可以时极限承载力略微提高,k=0.5时达到最高,延性随肋宽成正比例增加k=0.5以上时延性增加缓慢。肋强度对峰值荷载与延性影响较小,对于抗弯承载力与抗剪承载力随着肋强度的增大而增大整体提高不大。在进行了加劲肋长度和宽度的参数分析之后,选择了加劲肋长度与钢梁等高,通过改变轴压比、空心率、内钢管强度、外钢管强度、混凝土强度、钢梁强度、分析这些参数对加肋型方套圆中空夹层钢管混凝土柱-钢梁节点力学性能的影响。(4)对此类节点的受力机理进行了较为详细的分析,细致分析了节点在加载过程中特征点的外钢管、核心混凝土、内钢管和钢梁的应力状态。通过三个特征点取出的应力云图研究其工作机理,研究表明:没有加劲肋时,最大应力集中于节点区域内钢管表面,内管加肋时,最大应力分别分布于肋和内钢管上;节点核心区内钢管加肋增大了内钢管的抗变形能力。(5)通过调用abaqus的python接口,实现了参数化自动建模以及由滞回曲线提取出骨架曲线、强度退化、刚度退化、耗能数据的插件。对参数化功能模块进行黑盒验证测试并分析验证结果,可以看出所开发出的参数化建模插件和后处理插件程序是可以实现所需的建模和数据处理功能。
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