装配式方钢管再生混凝土柱钢梁节点抗震性能研究

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建筑的抗震设计要求框架结构梁柱节点应具有充足的承载力及变形能力,以保证建筑在地震荷载作用下的安全。再生混凝土作为一种新的建筑材料,因材料自身的原因往往用于非承重结构中,限制了再生混凝土的推广使用。将钢管与再生混凝土组合使用,理论上可提高了再生混凝土的承载力,为了探究其是否能用于抗震要求严格的梁柱节点,本文主要研究装配式方钢管再生混凝土柱钢梁节点的抗震性能及外隔板对此类节点抗震性能的影响。本文首先从理论上分析装配式方钢管再生混凝土柱钢梁节点的受力机理、节点核心区再生混凝土的受力状态、计算节点核心区的抗剪承载力;然后运用ABAQUS软件,对已完成的4个装配式方钢管再生混凝土柱钢梁节点试件的低周反复荷载试验进行有限元模拟。有限元模型与试验试件参数等一致,并将数值模拟结果与试验结果进行对比,发现两者滞回性能、耗能能力、骨架曲线、承载力等差别较小,验证了有限元模拟的可行性。由于试验条件的限制,外隔板厚度及外隔板外伸长度两个控制变量均只有一组对照试验,试验结果说服力较低,因此,在此基础上,另设两组共10个不同的外隔板厚度和外隔板外伸长度的装配式方钢管再生混凝土柱钢梁节点有限元模型来探究外隔板对节点抗震性能的影响。结果表明:(1)通过数值模拟结果和试验结果的对比,两者结果差异较小,说明有限元模型分析的可行性,可利用有限元软件对试验进行拓展研究;(2)相比没有外隔板的节点,当节点核心区设有外隔板时,节点的抗震承载力、滞回性能、耗能能力、变形能力显著提高,外隔板的存在可以有效的改善节点的抗震性能;(3)装配式方钢管再生混凝土柱钢梁节点滞回曲线为饱满的梭形,节点的抗震性能良好;节点受力过程分为弹性工作阶段、屈服强化阶段和破坏阶段三个阶段;(4)在一定范围内,节点的抗震性能随外隔板外伸长度的增加而提高;而外隔板的厚度对节点抗震性能的影响没有外隔板外伸长度的变化显著,影响相对较小。装配式方钢管再生混凝土柱钢梁节点抗震性能良好,本文研究的结论可以为此类节点和再生混凝土的工程实践提供理论参考;外隔板能有效的约束节点核心区的鼓曲变形,因此对节点的滞回性能、延性、耗能能力等抗震性能影响较大;外隔板能显著提高节点的承载力,同时外隔板的安装不受钢管柱截面尺寸的影响,施工方便,常用于实际工程;本文关于外隔板厚度和外隔板外伸长度对节点抗震性能影响的结论可为实际工程外隔板的设计提供参考。
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