【摘要】：單邊螺栓端板連接鋼管混凝土框架是由方或圓鋼管混凝土柱組成,與鋼梁通過端板連接形成的一種組合結(jié)構(gòu),具有抗震性能好、連接方便、承載力高等優(yōu)勢,多次試驗證明單邊螺栓端板連接節(jié)點(diǎn)具有典型的半剛性特征,可應(yīng)用于多高層住宅和大跨度建筑領(lǐng)域。目前國內(nèi)外對剛性連接的鋼管混凝土框架進(jìn)行了大量的試驗研究,但對半剛性連接的鋼管混凝土框架的研究仍較少見,本文通過對單邊螺栓端板連接鋼管混凝土框架進(jìn)行擬動力試驗和非線性動力時程分析,分析了此類新型框架的抗震性能和在地震作用下的動力響應(yīng),考察了多尺度模型對計算結(jié)果和效率的影響。主要研究工作如下:(1)開展了2榀單邊螺栓端板連接鋼管混凝土框架的擬動力試驗,評價了此類新型組合結(jié)構(gòu)在El-Centro地震波作用下的動力響應(yīng),分析了其滯回性能、延性、動力放大系數(shù)和耗能等抗震性能指標(biāo)。并討論在柱截面寬度和含鋼率相同的條件下,柱截面形式對半剛性鋼管混凝土框架承載力和剛度的影響。(2)采用OpenSees有限元軟件建立2榀兩層單跨單邊螺栓端板連接鋼管混凝土框架的有限元模型,模型考慮了材料非線性和幾何非線性,將節(jié)點(diǎn)簡化為本文提出的彎矩轉(zhuǎn)角簡化計算模型,梁柱節(jié)點(diǎn)域采用一種非線性彈簧模型來進(jìn)行模擬,獲得了框架的層間位移時程曲線和水平荷載(P)-水平位移(Δ)關(guān)系曲線,與試驗結(jié)果進(jìn)行對比,驗證其準(zhǔn)確性。(3)基于OpenSees程序建立單邊螺栓端板連接鋼管混凝土框架的理論分析計算模型,應(yīng)用試驗驗證計算模型的合理性和準(zhǔn)確性,分析不同參數(shù)與框架滯回性能的關(guān)系。對1榀十層平面框架進(jìn)行了多遇和罕遇地震的彈塑性時程分析,研究了節(jié)點(diǎn)剛度對框架抗震性能的影響。(4)利用ABAQUS軟件建立了單邊螺栓端板連接鋼管混凝土框架的多尺度模型,節(jié)點(diǎn)連接處使用實(shí)體單元建模,梁柱采用梁單元,混凝土本構(gòu)模型選擇清PQ-fiber子程序。與采用實(shí)體單元和桿件單元的計算模型的模擬結(jié)果相比,分析了多尺度模型對計算效率的提高。
[Abstract]:The concrete filled steel tube frame connected with single side bolt end plate is a kind of composite structure which is composed of square or circular concrete-filled steel tubular columns and connected with steel beam through end plate. It has the advantages of good seismic performance, convenient connection, high bearing capacity, etc. It has been proved that the single-side bolted end-plate connections have typical semi-rigid characteristics and can be used in the field of multi-high-rise residential buildings and long-span buildings. At present, a large number of experimental studies have been carried out on concrete-filled steel tubular frames with rigid connections at home and abroad, but the research on semi-rigid concrete-filled steel tubular frames is still rare. In this paper, the quasi dynamic test and nonlinear dynamic time history analysis of concrete filled steel tube frame connected with single side bolt end plate are carried out, and the seismic behavior and dynamic response of this new frame under earthquake action are analyzed. The effect of multi-scale model on the calculation results and efficiency is investigated. The main research works are as follows: (1) the pseudo-dynamic tests of two concrete filled steel tube frames with single side bolt end plate connection are carried out, the dynamic response of the new composite structures under the action of El-Centro seismic wave is evaluated, and the hysteretic properties and ductility of the structures are analyzed. Dynamic magnification factor and energy dissipation and other seismic performance indicators. Under the condition that the column section width and steel content are the same, The influence of column cross-section on the bearing capacity and stiffness of semi-rigid concrete-filled steel tube frame. (2) the finite element model of two two-story single-span single-side bolted end-plate connected CFST frame is established by using OpenSees finite element software. Considering the material nonlinearity and geometric nonlinearity, the node is simplified as the simplified calculation model of bending moment angle proposed in this paper. The Liang Zhu node domain is simulated by a nonlinear spring model. The time-history curve of interstory displacement and the curve of (P) horizontal displacement (螖) relation of horizontal load are obtained, and the results are compared with the experimental results. (3) based on OpenSees program, the theoretical analysis and calculation model of concrete filled steel tube frame connected with single side bolt end plate is established. The rationality and accuracy of the calculation model are verified by experiments, and the relationship between different parameters and hysteretic performance of frame is analyzed. The elastoplastic time-history analysis of a 10-story frame subjected to frequent and rare earthquakes is carried out, and the influence of joint stiffness on the seismic behavior of the frame is studied. (4) the multi-scale model of concrete filled steel tube (CFST) frame with single side bolt end plate connection is established by using ABAQUS software. The joint is modeled with solid element, Liang Zhu with beam element and concrete constitutive model with clear PQ-fiber subroutine. Compared with the simulation results of the model with solid element and member element, the efficiency of multi-scale model is analyzed.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU398.9;TU352.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2191193