發(fā)布時間：2019-09-16 16:37

【摘要】：目前,裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展,傳統(tǒng)梁柱節(jié)點形式的焊縫過多、現(xiàn)場施工困難及抗震性能較差等問題已凸顯出來,切實需要在新型節(jié)點這方面做出突破,并通過大量的試驗和理論研究來促進新型節(jié)點的發(fā)展,以滿足工程實踐的需求。針對該現(xiàn)狀,本文對一種新型方鋼管柱-H型鋼梁拼接外套筒式節(jié)點作了改進,并以足尺試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式開展節(jié)點的研究工作,主要研究了節(jié)點在低周往復(fù)荷載作用下的滯回性能、承載力、剛度、強度退化、位移延性以及耗能能力等,分析了不同影響參數(shù)對節(jié)點抗震性能的影響,并針對節(jié)點構(gòu)造形式提出了更合理的改進建議。通過對改進后的足尺寸梁柱節(jié)點進行的擬靜力試驗,研究了節(jié)點的滯回性能、剛度退化、強度退化、延性、耗能能力、節(jié)點各部位應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律、破壞特征及機理,試驗結(jié)果表明:該節(jié)點滯回曲線飽滿,剛度退化比較平穩(wěn),延性較好,耗能能力出色,針對新型節(jié)點的改進措施比較有效;利用ABAQUS有限元分析軟件建立了節(jié)點的非線性有限元模型,研究了節(jié)點破壞特征、滯回性能、節(jié)點承載力、剛度退化、強度退化、延性及耗能能力,并將數(shù)值模擬結(jié)果與物理試驗結(jié)果進行了對比分析,分析結(jié)果表明有限元計算結(jié)果與試驗結(jié)果較為吻合;新型節(jié)點破壞形式主要包括:柱壁屈曲破壞、外套筒翼緣屈曲及槽型梁翼緣連接焊縫破壞和梁截面突變處H型鋼梁塑性鉸破壞三種形式;通過有限元數(shù)值計算分析了不同參數(shù)對節(jié)點抗震性能和破壞形式的影響,主要包括以下五個分析參數(shù):軸壓比、封頭蓋板厚度、槽型梁板厚、角鋼及加勁肋板厚和外套筒板厚,參數(shù)分析表明:關(guān)鍵影響參數(shù)是軸壓比、角鋼及加勁肋板厚和外套筒板厚。軸壓比對節(jié)點極限承載力的影響較大,軸壓比越小節(jié)點極限承載力越大;角鋼及加勁肋板厚和外套筒板厚對節(jié)點剛度的影響較大,板厚越大節(jié)點剛度越大;軸壓比、封頭蓋板厚度、角鋼及加勁肋板厚和外套筒板厚對節(jié)點延性的影響較大;角鋼及加勁肋板厚和外套筒板厚對節(jié)點耗能能力的影響較大;軸壓比、角鋼及加勁肋板厚和外套筒板厚對節(jié)點破壞形式的改變影響最大,增加板厚能有效地使塑性鉸外移;最后結(jié)合試驗和有限元分析結(jié)果,對新型節(jié)點提出了相關(guān)設(shè)計建議,包括控制柱軸壓比、適當(dāng)增大角鋼及加勁肋板厚和外套筒板厚、外套筒與槽型梁一體成型化和角鋼與加勁肋一體成型化,改善新型節(jié)點的力學(xué)性能和方便節(jié)點的裝配化應(yīng)用。
【圖文】：

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)迅猛發(fā)展，近年來鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)不斷壯大，并以飛快的速度發(fā)展著，我國已成為全球鋼結(jié)構(gòu)用量最大、制造施工能力最強、產(chǎn)業(yè)規(guī)模第一、企業(yè)規(guī)模第一的鋼結(jié)構(gòu)大國。因為鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、自重輕、抗震性能好、工業(yè)化程度高、節(jié)能環(huán)保等綜合優(yōu)勢，故而鋼結(jié)構(gòu)在建筑、鐵路、橋梁和住宅等方面均有廣泛應(yīng)用，并且人們積極地投入鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的工程實踐和科學(xué)研究之中。需要指出的是，發(fā)展綠色建筑的戰(zhàn)略目標(biāo)已經(jīng)被明確寫入國家的“十二五”規(guī)劃之中，而鋼結(jié)構(gòu)在國際上被公認(rèn)是綠色建筑的主要代表，這樣為推動鋼結(jié)構(gòu)在我國建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了極大的發(fā)展空間和難得的發(fā)展契機。我國鋼結(jié)構(gòu)住宅起步較晚，但是目前，隨著國家鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)政策的實施及鋼結(jié)構(gòu)用的鋼材和配套建材的增多，鋼結(jié)構(gòu)住宅以其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能和經(jīng)濟性能正被市場所接受，全國各地準(zhǔn)備上馬的鋼結(jié)構(gòu)住宅項目很多，如圖 1-1。相對于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)等住宅體系，鋼結(jié)構(gòu)住宅體系具有較好的社會和經(jīng)濟效益，其發(fā)展前景非常廣闊。并且鋼結(jié)構(gòu)住宅還具有以下諸多優(yōu)點：空間布置靈活、抗震性能良好、經(jīng)濟性好、工業(yè)化程度高、施工周期短、拆裝方便、造型美觀和有效使用率高等。

圖 1-5 外環(huán)板式節(jié)點[6]Figure 1-5 External diaphragm connection對于該節(jié)點形式的抗震性能研究，國外學(xué)者方面有 Chin-Tungcheng、Kub[34-35]。國內(nèi)方面對該節(jié)點形式的研究有高峰、唐鴻初、王文達、應(yīng)志慧、秦[36-42]。其中，2006 年南京工業(yè)大學(xué)的杜培源[43]對方鋼管混凝土外隔板式節(jié)行了低周反復(fù)加載試驗，研究了節(jié)點在反復(fù)循環(huán)荷載作用下的滯回性能、耗力、延性、應(yīng)力分布規(guī)律和傳力機制，并運用有限元軟件 ANSYS 進行非線析。結(jié)果表明：外隔板式節(jié)點柱角附近的隔板存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，梁矩一部分由柱腹板兩側(cè)外隔板傳遞到柱鋼管腹板和核心混凝土。綜上研究內(nèi)容說明，此類節(jié)點不利于抗震，，存在應(yīng)力集中現(xiàn)象。并且，外環(huán)的尺寸較大，尤其在鋼管混凝土住宅中由于鋼管混凝土柱截面較小，當(dāng)外式節(jié)點環(huán)板的尺寸較大，往往給建筑上的處理帶來不便，對住宅內(nèi)部裝飾有影響。4、外肋環(huán)板式節(jié)點
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU391;TU352.11

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2536309