本文選題：新型卷邊PEC柱組合框架結(jié)構(gòu) + 削弱截面梁�。� 參考：《蘇州科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：框架結(jié)構(gòu)作為目前結(jié)構(gòu)工程中采用最多的一種結(jié)構(gòu)體系,經(jīng)過合理的設(shè)計,可較好滿足“強柱弱梁、強剪弱彎和強節(jié)點”抗震設(shè)計原則。而鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)集混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)各自優(yōu)點,且鋼與混凝土間組合效應(yīng)在一定程度上改善了鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能和提高了混凝土的約束作用。對于本文研究的PEC柱是新近發(fā)展起來的一種新型組合構(gòu)件,如今,對PEC柱的相關(guān)研究主要集中在構(gòu)件、節(jié)點連接和層間子結(jié)構(gòu)抗震方面,而對結(jié)構(gòu)整體層面上的研究成果較少。為此,為了充實PEC柱在整個結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用中的抗震性能,同時為體現(xiàn)PEC柱的“雙向等剛度”特性,本文選擇1榀端板預(yù)拉對穿螺栓連接的卷邊鋼板PEC柱(弱軸)-鋼梁(梁端削弱截面)組合框架結(jié)構(gòu)底部兩層單跨試驗試件作為研究對象,對其的抗震性能進行研究,為后期PEC柱在實際工程中的應(yīng)用提供充分的理論基礎(chǔ)。對于該試驗,考慮學(xué)校試驗室加載設(shè)備的加載能力,按照1:2縮尺制作試件進行水平低周往復(fù)荷載滯洄性能的擬靜力試驗,得到相關(guān)研究成果。同時利用ABAQUS對其進行水平循環(huán)荷載下抗震性能的模擬分析,揭示其抗震機理,并將模擬與試驗的結(jié)果進行相應(yīng)的對比,以驗證有限元模擬的可行性。并考慮實際工程情況中軸力對組合框架結(jié)構(gòu)的影響,從而利用有限元軟件模擬分析軸向力對組合框架結(jié)構(gòu)的影響,得到與實際工程最相符合的模型的抗震性能。研究結(jié)果表明:試件承載能力高、抗側(cè)剛度大,且試驗試件的上下層的剛度差異受加載進程中結(jié)構(gòu)損傷的影響,使得加載到后期,試件上下層剛度差異逐漸減小,最終趨于等剛度分配;試件結(jié)構(gòu)的層間剪力幾乎由兩根柱子均分,且試件層間側(cè)移主要由試件的剪切變形提供,表現(xiàn)了試件的剪切型變形模式;試件主要通過梁端削弱截面屈服和PEC柱腳混凝土壓潰與鋼構(gòu)架屈服耗能,但四個節(jié)點的耗能占總體耗能的比重偏多,且上下層耗能分布近似均勻;采用端板預(yù)拉對穿螺栓連接和梁端削弱截面,較好改善了節(jié)點的轉(zhuǎn)動能力和抗震耗能需求;試件最終破壞模式為梁端削弱截面和PEC柱底部鋼構(gòu)架屈服與混凝土壓潰形成塑性鉸的塑性破壞機構(gòu),試件的的抗震延性,可以從試件的節(jié)點轉(zhuǎn)角以及層間側(cè)移充分體現(xiàn)出來,均超過框架結(jié)構(gòu)在大震作用下的層間側(cè)移角限值;通過軸向力模擬分析研究,試件施加軸向力所產(chǎn)生的二階效應(yīng),加快了試件的屈服進程,使得試件的屈服耗能更加充分。
[Abstract]:As one of the most widely used structural systems in structural engineering at present, the frame structure can meet the seismic design principles of "strong column and weak beam, strong shear and weak bending and strong joint" through reasonable design.The steel-concrete composite structure combines the advantages of the concrete structure and the steel structure, and the combination effect between steel and concrete improves the stability of the steel structure to a certain extent and enhances the concrete constraint.The PEC column studied in this paper is a new type of composite member recently developed. Nowadays, the research on the PEC column is mainly focused on the component, the connection of the joints and the earthquake resistance of the interstory substructure, but the research results on the whole layer of the structure are less.Therefore, in order to enrich the seismic performance of the PEC column in the application of the whole structure system, and to embody the "bidirectional equal stiffness" characteristic of the PEC column,In this paper, a two-story single-span test specimen at the bottom of a PEC column (weak-axle-steel beam) composite frame structure with end-plate pretension and bolt connection is selected as the research object, and its seismic behavior is studied.It provides a sufficient theoretical basis for the application of PEC columns in practical engineering.For this test, considering the loading capacity of the school laboratory loading equipment, the quasi-static test of the hysteresis performance of horizontal low cycle reciprocating load is carried out according to the 1:2 scale, and the relevant research results are obtained.At the same time, the seismic behavior under horizontal cyclic load is simulated and analyzed by ABAQUS, and the seismic mechanism is revealed, and the results of simulation and test are compared to verify the feasibility of finite element simulation.Considering the influence of the axial force on the composite frame structure in the actual engineering situation, the influence of axial force on the composite frame structure is simulated by using the finite element software, and the seismic behavior of the model that is most consistent with the actual project is obtained.The results show that the load-bearing capacity of the specimen is high, and the stiffness difference of the upper and lower layers of the test specimen is affected by the damage of the structure during the loading process, which makes the stiffness difference of the upper and lower layers decrease gradually at the later stage of loading.The interlayer shear force of the specimen structure is almost divided by two columns, and the lateral displacement between the layers of the specimen is mainly provided by the shear deformation of the specimen, which shows the shear deformation mode of the specimen.The beam end weakens the cross section yield and the PEC column foot concrete collapses and the steel frame yields to consume energy, but the energy consumption of the four joints is more than the total energy consumption, and the energy consumption distribution of the upper and lower layers is approximately uniform.The end plate pretension is applied to the bolt connection and the beam end to weaken the cross section, which can improve the rotation ability of the joint and the energy demand of seismic resistance.The ultimate failure mode of the specimen is the plastic failure mechanism where the beam end is weakened and the steel frame at the bottom of the PEC column yields and concrete collapses to form a plastic hinge. The seismic ductility of the specimen can be fully reflected from the joint angle of the specimen and the lateral displacement between the layers.Through the analysis of axial force simulation, the second order effect of axial force applied on the specimen accelerates the yield process of the specimen, and makes the yield energy consumption of the specimen more fully than the limit value of the lateral lateral displacement angle of the frame structure under the action of the strong earthquake, and the second order effect caused by the axial force applied on the specimen is accelerated, so that the yield energy of the specimen is more fully consumed.
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU398.9

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