论文部分内容阅读
方钢管混凝土柱-钢梁隔板贯通节点已被《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004)列为推荐形式,但由于国内该种节点的研究资料较少,对节点承载能力及抗震性能缺乏认识,计算理论与设计方法也不成熟,因此,对隔板贯通节点的力学性能进行研究具有重要的理论意义与工程应用价值。总结分析了方钢管混凝土柱-钢梁节点的形式及其受力特点,并在研究隔板贯通节点构造存在问题的基础上,提出了改善钢梁翼缘与隔板连接处受力性能的两种新型节点形式—圆弧倒角型节点和倒角放坡型节点。为研究方钢管混凝土柱与钢梁受拉翼缘连接性能,对16个隔板贯通节点试件进行了静力拉伸试验,分析了节点的应力传递机制,并对节点拉伸承载力试验值及理论计算值进行了比较。研究结果表明,圆弧倒角型节点与倒角放坡型节点具有较高的承载力和良好的延性,影响节点承载力的主要因素是隔板厚度、浇注孔直径和钢管的宽厚比;日本规程提出的节点拉伸承载力计算公式对于填充混凝土的试件偏于保守,但高估了空钢管试件的承载力。建立了同时考虑几何非线性、钢材与混凝土接触非线性和各种材料非线性的有限元模型,对隔板贯通节点进行了静力拉伸有限元分析,研究了节点的屈服机制,并在参数分析的基础上,提出了隔板与钢管协同受力的节点拉伸承载力计算公式,比较分析表明,节点承载力理论计算值与试验值吻合较好。进行7个隔板贯通节点十字型足尺试件的低周反复加载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,并对节点承载力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能指标进行了比较分析。研究结果表明,隔板贯通节点滞回曲线饱满,具有较强的耗能能力;钢梁翼缘与隔板的连接构造对节点的延性、耗能能力、刚度退化影响较大,圆弧倒角型节点和倒角放坡型节点比侧板加强型节点具有更好的抗震性能。隔板的厚度、浇注孔径和钢管的宽厚比对梁端破坏节点的受力性能影响较小,但在试件中浇筑混凝土可以显著减小核心区的剪切变形,改善节点的抗震性能。对隔板贯通节点进行了低周反复荷载作用下非线性有限元分析,较为精确模拟了节点域的应力分布规律和受力破坏机理,有限元计算结果与试验结果吻合较好。最后在对节点滞回性能参数分析的基础上,提出了节点设计和改进建议。