钢管再生混凝土柱-H型钢梁外加强环式节点抗震性能研究

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当前在国家“节能减排”、“绿色环保”的发展方针的指导下,建筑废弃物的处理问题已经成为关乎可持续发展需要迫切解决的重要问题。再生混凝土技术的出现,既解决了废弃混凝土难处理的问题,满足当代社会对混凝土的需求,同时又节约天然骨料资源,缓解骨料供求矛盾,有利于保护环境,是一种绿色混凝土。为解决再生混凝土所存在的容易开裂、强度较低、弹性模量较差等问题,参考钢管混凝土结构的形式,发展出钢管再生混凝土结构结构。钢管再生混凝土柱与钢梁之间的节点连接是整个钢管再生混凝土组合结构体系中最为重要的部分,其在钢管再生混凝土框架结构中起着分配内力、传递弯矩并且具有保证结构整体稳定性的作用,特别是当结构经历较大地震而进入屈服阶段后,梁柱节点连接对组合结构的整体性和稳定性起着至关重要的作用。论文以钢管再生混凝土柱-H型钢梁外加强环式节点为研究对象,重点研究了其在低周往复荷载作用下的抗震性能,并找出影响其抗震性能的主要因素,以及针对钢管混凝土梁柱节点现阶段应用中所存在的问题进行优化、改进。主要研究内容如下:(1)依据实际工程设计,按照1:2缩尺比例设计7个缩尺比例模型,主要考虑的影响因素有:轴压比、梁柱线刚度比、再生混凝土楼板组合作用、压型钢板再生混凝土组合楼板及核心区高强螺栓对节点抗震性能的影响。(2)利用所测数据绘制梁端滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、强度退化曲线等图表,分析其耗能能力、延性系数、等效粘滞阻尼系数等抗震指标,为钢管再生混凝土结构在工程实践中的运用打下坚实的基础。(3)利用A N S Y S有限元软件建立精细的三维有限元模型,对试验中未能考虑完整的工况进行数值模拟分析,最后将数值模拟结果与试件结果进行对比分析,找寻变化规律。试验结果表明,试件滞回曲线饱满,耗能能力较强。梁柱线刚度比对试件极限承载力及耗能能力有显著影响,对节点抗震性能影响较大;柱轴压比变化对试件承载力有影响但影响不明显,轴压比增大会导致试件极限承载力稍有降低,同时试件的延性也有所降低;高强螺栓能够有效地降低核心区剪切应变,但对提升试件极限承载力及耗能能力作用不明显。
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