内埋型钢混凝土墙与钢梁连接节点的性能研究

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钢框架—混凝土墙混合结构体系通过混凝土墙与钢梁之间的连接节点将钢框架与钢筋混凝土墙(核心筒)组合在一起,充分利用了钢和混凝土两种材料的特点,因而应用在高层民用建筑中有较大的优势。混凝土墙与钢梁连接节点在这种结构体系中起了将两种不同的结构体系组合在一起的作用,其性能非常重要。本文以内埋型钢混凝土墙与钢梁连接节点为研究对象,完成了八个足尺节点试件(其中三个为刚性连接节点试件,五个为高强螺栓连接节点试件)的低周往复加载试验,同时对节点试件进行了单调加载情况下的数值模拟。本文的主要研究工作包括: 1.内埋型钢混凝土墙与钢梁栓焊刚接节点的拟静力加载试验。试验中对采用不同规格高强螺栓或不同厚度连接板的三个节点试件进行了低周往复加载,根据试验结果初步分析了这种连接节点的破坏机理;在比较各试件承载力、延性及变形能力等指标的基础上分析了影响这些指标的主要因素;对节点域各钢构件的受力情况进行了分析,提出了设计建议;对节点域混凝土及分布钢筋在外荷载作用下产生的附加应力状况进行了分析。 2.内埋型钢混凝土墙与钢梁高强螺栓连接节点的拟静力加载试验。试验中对采用不同规格高强螺栓或者高强螺栓排列方式不同的五个试件进行了低周往复加载,根据试验现象分析了各节点试件的破坏特征;根据实测结果对不同连接条件下节点的弯矩传递性能进行了研究;采用理论计算的方法对节点的偏心受剪承载力进行了计算,并与试验结果进行了对比分析;对节点域各构件的受力情况进行了分析;根据承载力对各节点试件的刚度进行了归类。 3.利用有限元分析软件分别对内埋型钢混凝土墙与钢梁的刚接节点模型和高强螺栓连接节点模型在单调加载条件下的受力状况进行了三维非线性有限元分析,根据分析结果考察了刚性节点的梁端传力机制;对两种节点中钢梁腹板和连接板接触面之间的滑移情况进行了分析;考察了各试件节点域的应力分布状况,并与试验结果进行了对比。 4.对光纤光栅应变传感器在试验中的应用情况进行了总结。试验中分别采用了表面式光纤光栅传感器和内埋哑铃式光纤光栅传感器对钢梁翼缘和混凝土墙内部的局部应变进行了检测,同时在这些位置也布置了电阻应变片进行测量,通过对相同测点处的两组测量数据进行对比,分析了光纤光栅应变传感器在结构试验中的使用性能。 最后,在总结全文工作的基础上,提出了尚待解决的问题。
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