【摘要】：PEC組合結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,具有預(yù)制裝配化程度高、施工速度快、承載能力高、受力性能、耐火性能及經(jīng)濟(jì)性良好、梁柱節(jié)點(diǎn)易于處理等優(yōu)點(diǎn),受到越來越多的關(guān)注。但對于PEC柱-型鋼梁端板連接框架中節(jié)點(diǎn)抗震性能的研究相對較少,對不同構(gòu)造的中節(jié)點(diǎn)試件的破壞模式、受力性能認(rèn)識不夠全面深入,以及缺乏與其他框架結(jié)構(gòu)的性能對比分析。因此本文旨在通過PEC柱-型鋼梁端板連接框架中節(jié)點(diǎn)試驗及數(shù)值模擬分析,為以后此類框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計、施工提供參考。本文設(shè)計制作了4個框架中節(jié)點(diǎn)縮尺試件,其中3個為部分包裹混凝土組合柱-型鋼梁端板連接,1個為純鋼結(jié)構(gòu)框架中節(jié)點(diǎn)作為參照,對其進(jìn)行了擬靜力加載試驗。在試驗研究的基礎(chǔ)上,利用有限元分析軟件ABAQUS建立了試件的三維參數(shù)化空間模型,對框架中節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了有限元對比分析驗證與相關(guān)參數(shù)拓展研究,探討了不同軸壓比、不同梁截面尺寸以及采用PEC柱組合結(jié)構(gòu)對中節(jié)點(diǎn)連接性能的影響。觀察各個試件試驗的破壞過程,通過對框架節(jié)點(diǎn)試驗數(shù)據(jù)處理,分析了試件的滯回性能、極限承載力、剛度退化、延性、耗能能力等相關(guān)抗震性能指標(biāo)。研究結(jié)果表明:當(dāng)采用PEC柱等截面梁中節(jié)點(diǎn)的破壞模式為梁端屈曲,屬延性破壞,符合“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的抗震設(shè)計要求;采用不等高截面梁的中節(jié)點(diǎn)破壞模式為節(jié)點(diǎn)剪切破壞,與有限元結(jié)果一致,主要原因為改變一側(cè)梁截面高度后,節(jié)點(diǎn)域輸入剪力增大。對于節(jié)點(diǎn)剪切破壞模型可同時采用高強(qiáng)度混凝土和大直徑加密拉結(jié)系桿進(jìn)行加強(qiáng);采用PEC柱組合結(jié)構(gòu)承載力較純鋼結(jié)構(gòu)提高36%;軸壓比由0.27增至0.44,承載力增加57.7%;采用不等高截面梁節(jié)點(diǎn),試件承載力提高13.6%。PEC柱組合結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)試件承載力和剛度退化均比較穩(wěn)定。PEC柱組合中節(jié)點(diǎn)延性系數(shù)在4.47-5.30之間,平均等效粘滯阻尼系數(shù)在0.36-0.45之間,與型鋼混凝土相當(dāng),比純鋼結(jié)構(gòu)略差。增大軸壓比耗能能力提高,節(jié)點(diǎn)延性會下降;當(dāng)破壞模式為梁端產(chǎn)生塑性鉸時,達(dá)到屈服應(yīng)變并由大到小依次為梁塑性鉸區(qū)、端板、柱腹板;當(dāng)破壞模式為節(jié)點(diǎn)剪切破壞時,達(dá)到屈服應(yīng)變且大小排序依次為柱腹板、小梁翼緣及端板,與有限元模擬結(jié)果一致;當(dāng)選用高強(qiáng)度鋼材時對提高節(jié)點(diǎn)承載力作用明顯,采用Q420鋼材需采用C50以上混凝土;軸壓比對承載力影響復(fù)雜,當(dāng)軸壓比小于0.44時,提高軸壓比對試件承載力有利。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU398.9;TU352.11
【圖文】：

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-16-圖2.2 試件澆筑現(xiàn)場圖2.2 材料力學(xué)性能試驗為了合理預(yù)測試驗承載力與破壞模式，建立精確有限元模型，以及分析試件關(guān)鍵部位應(yīng)力-應(yīng)變發(fā)展分布情況，需要在擬靜力加載試驗前，先對試驗材料進(jìn)行力學(xué)性能測定，包括試驗中不同厚度鋼材的拉伸試驗，混凝土軸心抗壓試驗。2.2.1 鋼材力學(xué)性能試驗從試件同批鋼材中截取 45cm 長的鋼條樣品做拉伸試驗，見圖 2.3，試驗結(jié)果見表 2.2。圖2.3 拉伸試件表2.2 鋼板材性試驗結(jié)果鋼板厚度（mm）屈服強(qiáng)度（N/mm2）抗拉強(qiáng)度（N/mm2）屈服應(yīng)變（10-6）彈性模量（105N/mm2）泊松比伸長率（%）5.5 311 447.5 1 568 1.96 0.29 35.98 295 420.0 1 625 2.1 0.30 32.58#291 419.0 1 621 1.8 0.30 32.912 306 437.3 1 451 2.1 0.31 34.118 275 457.0 1 447 1.9 0.23 25.07 301 423.0 1 672 1.8 0.31 29.8注：8 為 JD1-JD3 柱腹板；8#為 JD4 柱腹板。

(a)加載裝置示意圖(b)加載裝置現(xiàn)場圖 （c）梁端約束裝置圖2.4 加載裝置示意圖2.3.2 測點(diǎn)布置為了得到中節(jié)點(diǎn)試件水平反復(fù)荷載作用下荷載、位移及應(yīng)變等關(guān)鍵信息，試驗過程中需要測量的內(nèi)容有：柱端加載點(diǎn)水平荷載和水平位移、梁端荷載及水平位移、節(jié)點(diǎn)梁柱相對轉(zhuǎn)角、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)柱腹板應(yīng)變分布、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切變形、梁翼緣及腹板應(yīng)變分布、核心區(qū)混凝土應(yīng)變以及端板應(yīng)變分布等，傳感器、儀表及應(yīng)變片布置方式如圖 2.5。測點(diǎn)具體布置方式如下：（1） 0#傳感器用來測定作動器的水平推拉荷載，1#傳感器用來測定軸壓力586971&2.反力墻和反力架裝置 3.水平作動器 4.豎向油壓千斤頂5

內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文-21-圖2.6 加載制度2.4 試驗過程及現(xiàn)象為方便試驗現(xiàn)象的描述，屈服位移以符號 Δy代替，兩鋼梁根據(jù)加載位置分別描述為加載側(cè)和非加載側(cè)。JD1：先將軸壓力加至計算值 450kN 并保持恒定，加載初期水平作動器以10kN 為一個級差，逐級增加水平荷載，荷載控制加載階段試件無明顯現(xiàn)象，加載至 82.4kN，此時位移為 15.63mm，實時觀測的滯回曲線出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，端板上對應(yīng)梁翼緣位置應(yīng)變數(shù)值同樣達(dá)到屈服應(yīng)變，此時試驗加載方式變?yōu)槲灰瓶刂?

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本文編號：2774707