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方钢管混凝土结构作为一种新型组合结构,具有承载力高、耗能能力强、延性好、强度与刚度退化缓慢等特点,且外形规则便于柱梁连接,防火措施简单,施工周期短。因此,在高层建筑中有较广泛的应用前景。然而,目前制约方钢管混凝土结构推广应用的主要问题在于节点处构造复杂,对其构造形式和受力机理的研究不系统、不成熟,没有简明实用的受力计算公式。因此开展对方钢管混凝土框架柱一梁节点区域的受力性能、传力机理及承载力的研究,具有十分重要的理论意义和应用价值。本文研究主要包括以下几个方面的内容:
(1)通过6个新型方钢管混凝土框架柱一梁节点缩尺模型的拟静力试验,初步验证了在低周反复荷载作用下该节点具有可靠的受力性能。
(2)分析了节点区钢板及钢筋的应变变化规律。
(3)利用有限元分析软件ABAQUS建立了有限元模型,对试件进行非线性有限元分析,探讨该新型钢管混凝土节点在单调荷载作用下的受力特点,并与试验结果进行对比。然后利用已建立的有限元模型通过参数分析来进一步研究其力学性能。
通过试验研究和理论分析可得到如下几个主要结论:
(1)初步验证了该新型钢管混凝土框架柱一梁节点的梁柱连接形式荷在低周反复荷载作用下的受力性能是安全可靠的,并具有足够大的刚度。
(2)该新型钢管混凝土框架柱-梁节点呈现出延性破坏,具有良好的耗能能力和抗震性能。
(3)ABAQUS有限元分析表明,加强环板开孔大小、加强环板厚度对内隔板式方钢管混凝土柱-混凝土梁节点的抗弯承载力产生重要影响。钢管柱壁厚度对节点的抗弯承载力影响很小。混凝土强度对节点的刚度产生重要影响。
限于各种原因,本文只是对该新型钢管混凝土框架柱-梁节点的受力特性和传力机理进行了初步的探讨,为了更全面地了解该节点的受力特性和传力机理,尚需要进行更深入的研究。