内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱—钢梁节点有限元分析

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钢管混凝土组合结构在充分发挥了组成材料的优点的同时,也有效的避免了其缺点带来的不利效应,具有其它结构所无法比拟的优点。随着结构向大跨、高层和重载方向发展,也对钢管混凝土结构提出了更高的要求,希望其能在保持承载力不变的情况下减小用钢量,也同时希望结构本身能够更加轻量化且具有更小的截面面积。在这种背景下研究者提出了内置CFRP圆管方钢管高强混凝土这种新型的组合形式,并且开展了相关的试验和理论研究,开展该类结构节点的研究对于其应用有着深远的影响。  本文利用有限元软件ABAQUS,在选择合适的本构关系、接触方法和边界条件的基础上建立了外加强环式和外肋环板式内置CFRP圆管方钢管混凝土柱.钢梁节点模型,主要研究内容和结论有如下几个方面。  内置CFRP圆管方钢管高强混凝土柱.钢梁节点由于CFRP圆管的存在使核心混凝土的受力更加复杂化,本文在总结和研究以往学者的基础上,提出适用于这种新型组合形式的混凝土本构关系。  对两类节点进行了单调荷载和往复荷载作用下的模拟,研究了两类节点在单调荷载作用下的传力机制和破坏模态,深入的研究了环板和外肋板宽度、轴压比、梁柱线刚度和不同连接形式对节点的滞回曲线的影响,并计算了各节点的等效粘滞阻尼系数和延性系数等抗震指标,较为深入的认识了两类节点的抗震性能。结果表明两类节点具有足够的承载力以及良好的耗能能力和延性。本文设计的节点的破坏主要原因是环板和钢梁翼缘交接位置出现局部屈曲,对于属于这种破坏模态的节点,节点的极限承载力取决于梁的抗弯承载力,变截面位置作为整个节点危险部位,在设计中应进行计算和校核。
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