钢-混凝土组合梁钢框架节点抗震性能研究

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近几年所发生的大量地震灾害表明大部分钢-混凝土组合梁钢框架的破坏都是发生在梁柱节点连接处。因此,对于钢-混凝土组合梁钢框架结构的节点抗震性能的研究是钢-混凝土组合梁钢框架结构的抗震性能研究的重要环节之一。本文是在国家自然科学基金(50978074)的资助下完成的,主要研究钢-混凝土组合梁钢框架节点的抗震性能,论文完成的工作如下:进行了3个1/2承载力缩尺的钢-混凝土组合梁钢框架节点的抗震性能试验研究,主要考察了节点位置(2个中柱节点、1个边柱节点)、组合作用(变化混凝土板有效宽度)对节点试件抗震性能的影响,对节点的破坏模式、影响因素、应力分布、滞回曲线、耗能能力、位移延性、强度退化和刚度退化等性能进行了研究。研究表明:(1)栓焊连接的钢-混凝土组合梁钢框架节点,应加强中节点钢梁下翼缘的防屈曲设置,加强边节点框架柱翼缘板位置纵向钢筋的锚固。(2)栓焊连接钢-混凝土组合梁钢框架节点并没有明显的强度退化与刚度退化现象,强度退化主要集中在0.85~1.0之间。(3)在有效宽度范围内,增加混凝土板宽,可以提高钢-混凝土组合梁钢框架节点的抗震性能。因此,在实际工程设计中,应合理选取混凝土板有效宽度。(4)栓焊连接钢-混凝土组合梁钢框架节点位移延性系数均集中在3~5之间,而纯钢框架节点的位移延性系数约为1.5。因此,钢-混凝土组合梁钢框架节点具有良好的延性,大致为纯钢框架节点的2~3.5倍。使用通用有限元软件ABAQUS,对试验所完成的3个试件建立有限元模型,分别进行了单调加载弹塑性分析与循环加载弹塑性分析,将有限元分析结果与试验结果进行对比分析。研究表明节点在单调荷载和循环荷载作用下的有限元结果与试验结果吻合很好,可以作为试验数据的补充;考虑混凝土板组合作用的钢-混凝土组合梁钢框架节点与未考虑混凝土板组合作用的纯钢框架节点相比抗震性能有很大程度的提高。
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