钢管混凝土柱-钢梁穿筋节点的抗震性能研究

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钢管混凝土结构由钢管和混凝土共同组合而成,常被用于高层、超高层以及相关抗震实践领域。由于这种结构优越的性能,钢管混凝土柱-钢梁也随之得到了广泛使用,与此同时,很多学者已经对钢管混凝土柱与梁节点展开了一系列深入的研究工作,然而对于穿筋连接节点构造做法却仍然处在初步探索阶段,其受力性能仍需进一步分析。本文利用ABAQUS软件建立钢管混凝土柱-钢梁穿筋节点模型,并与已有试验数据进行校对,验证有限元方法准确性;通过考虑所配置钢筋的截面面积(钢筋直径)与数量、钢管壁的厚度、轴压比和混凝土强度等参数,设计20个有限元模型试件,并对各个试件在循环荷载下的抗震性能指标(滞回曲线、骨架曲线、刚度和强度退化曲线)及各个试件的应力等进行了深入研究。研究结果表明:在循环荷载作用下,基本构件的滞回曲线饱满,呈纺锤形,无明显的刚度退化和捏缩现象,表现出良好的抗震性能;穿筋类构件节点部位的钢筋截面面积,即钢筋直径取16mm~20mm时,抗震性能能够有效发挥;节点部位必须设置钢筋,且钢筋宜布置在牛腿上下翼缘两侧,钢筋数量至少为8根,此时节点抗震性能才能有效发挥;钢管混凝土柱的柱端轴压力对构件节点部位承载力和抗震性能影响很小;随着钢管壁厚度的增加,梁柱连接处刚度变大,节点承载力提高,但是结构的延性大幅降低,这不利于结构抗震;当混凝土强度达到一定数值时构件直接破坏,因此在实际工程中应合理配置。本文深入分析了钢管混凝土柱-钢梁穿筋节点试件在循环荷载作用下的抗震性能,得出的结论对钢管混凝土柱-钢梁穿筋节点的理论研究和工程应用具有一定的参考价值,为进一步研究打下了良好的基础。
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