【摘要】：與圓鋼管混凝土柱節(jié)點相比,目前關(guān)于圓中空夾層鋼管混凝土柱節(jié)點的試驗和理論研究尚少見。1994年美國北嶺和1995年日本神戶地震后,為了改進剛性焊接節(jié)點的抗震性能差、現(xiàn)場焊接質(zhì)量難以保證等缺點,部分學者提出了單邊螺栓端板連接節(jié)點。該節(jié)點具有現(xiàn)場可裝配式施工、抗震延性強等顯著優(yōu)點。本文通過試驗驗證和有限元數(shù)值分析,研究了圓中空夾層鋼管混凝土柱半剛性節(jié)點的抗震性能和破壞機理,研究工作總結(jié)如下:(1)利用有限元計算程序ABAQUS開展了圓鋼管混凝土柱半剛性節(jié)點的理論研究,通過試驗驗證了理論分析模型的可靠性和準確性。分析了在12個參數(shù)影響下此類節(jié)點的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線的變化規(guī)律和靜力性能等。本文解決了在有限元建模過程中存在的極其復雜的圓弧曲面接觸問題,為第四章的理論研究奠定基礎(chǔ)。(2)進行了4個圓中空夾層鋼管混凝土半剛性端板連接節(jié)點的抗震性能試驗,以端板形式(平齊和外伸)和柱截面空心率(χ=0.61、0.73)為主要研究參數(shù)。分析了此類節(jié)點的破壞形態(tài)、荷載-位移曲線、彎矩-轉(zhuǎn)角滯回曲線、剛度、強度退化、耗能和應(yīng)力應(yīng)變等。(3)利用有限元計算程序ABAQUS在圓鋼管混凝土柱半剛性節(jié)點的研究工作基礎(chǔ)上,開展了圓中空夾層鋼管混凝土柱半剛性節(jié)點的理論研究。對典型試件進行了非線性全過程分析,詳述了節(jié)點常見破壞形式:端板破壞、螺栓破壞、柱破壞等。(4)利用有限元計算程序ABAQUS,分析了在鋼梁屈服強度(fy,b)、鋼管屈服強度(fy,c)、混凝土強度(fcu)等13個參數(shù)影響參數(shù)下圓中空夾層鋼管混凝土柱半剛性節(jié)點力學性能的影響規(guī)律。(5)根據(jù)試驗和有限元計算結(jié)果,對圓中空夾層鋼管混凝土柱半剛性節(jié)點提出了一些合理的構(gòu)造措施,如:節(jié)點核心區(qū)內(nèi)焊鋼隔板、節(jié)點核心區(qū)鋼管外焊C-型鋼板、外伸端板設(shè)加勁肋、梁翼緣水平加腋和梁翼緣弧形削弱等。這些措施能不同程度地提高節(jié)點的剛度和抗彎承載力,隨著建筑工業(yè)化的發(fā)展,有望將這種節(jié)點推廣到實際工程中去。
[Abstract]:Compared with the concrete-filled circular steel tubular joints, the experimental and theoretical studies on the circular hollow sandwich concrete-filled steel tubular column joints are rare. In order to improve the seismic performance of rigid welded joints, after the Kobe earthquake in 1994 and 1995, the seismic behavior of rigid welded joints is poor. It is difficult to guarantee the welding quality in the field, so some scholars put forward the single side bolt end-plate connection joint. The node has the advantages of field assembly construction, strong seismic ductility and so on. In this paper, the seismic behavior and failure mechanism of semi-rigid joints of circular hollow sandwich concrete-filled steel tubular columns are studied by means of experimental verification and finite element numerical analysis. The research work is summarized as follows: (1) the theoretical study of semi-rigid joints of concrete-filled circular steel tubular columns is carried out by using the finite element program ABAQUS. The reliability and accuracy of the theoretical analysis model are verified by experiments. Under the influence of 12 parameters, the variation law and static performance of the moment-angle curve of this kind of joints are analyzed. In this paper, the extremely complicated contact problem of arc surface in finite element modeling is solved. It lays a foundation for the theoretical research in chapter 4. (2) the seismic behavior tests of four circular hollow sandwich steel tube concrete filled steel tube (CFST) semi-rigid end-plate connections are carried out. The main parameters of the study are the end-plate form (horizontal and extension) and the hollow ratio of column section (蠂 = 0.61 ~ 0.73). The failure patterns, load-displacement curves, moment-rotation hysteretic curves, stiffness and strength degradation of such joints are analyzed. (3) based on the research of semi-rigid joints of concrete-filled circular steel tubular columns, the theoretical study of semi-rigid joints of concrete-filled circular tubular columns is carried out by using the finite element program ABAQUS. The nonlinear full-process analysis of typical specimens is carried out, and the common failure forms of joints are described in detail, such as end-plate failure, bolt failure, column failure, etc. (4) the yield strength (fy,b) of steel beams is analyzed by using the finite element program ABAQUS,. Under the influence of 13 parameters, such as yield strength (fy,c) and concrete strength (fcu), on the mechanical properties of semi-rigid joints of circular hollow sandwich concrete-filled steel tubular columns, (5) according to the experimental and finite element calculation results, Some reasonable construction measures are put forward for the semi-rigid joints of circular hollow sandwich CFST columns, such as welding steel partition in the core zone of the joints, welding C-shaped steel plates outside the steel tubes in the core areas of the joints, stiffening ribs at the outstretched end plates, etc. Beam flange horizontal plus axil and beam flange arc weakening etc. These measures can improve the stiffness and flexural capacity of joints in varying degrees. With the development of building industrialization, it is expected that this kind of joints will be extended to practical projects.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU398.9;TU352.11

【參考文獻】

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本文編號：2408772