钢框架梁柱组合节点动态抗冲击性能研究

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目前,国内外学者对建筑结构的连续倒塌问题进行大量的理论和试验研究,多国已经编制了相应的防倒塌设计规范,提出了一些具体的设计方法。在钢框架结构中,梁柱节点作为传力的关键构件,在抗倒塌过程中产生大变形,同时受到混凝土板的约束作用,混凝土板对结构的抗倒塌性能有一定的影响。本文主要进行考虑混凝土板作用的梁柱节点受力性能,以及混凝土板与钢梁之间的栓钉抗剪连接性能的研究。采用湖南大学高性能落锤试验机完成2个钢框架梁柱组合节点和14个组合梁栓钉抗剪推出试件的试验研究,并利用大型非线性有限元分析软件ABAQUS建立组合梁栓钉抗剪试验和梁柱组合节点冲击试验的有限元模型,深入分析栓钉连接件和组合节点的受力性能。本文开展的主要工作如下:(1)在已经进行的钢框架梁柱节点的基础上,参考相关规范设计了2个考虑混凝土作用的梁柱组合节点,考虑栓焊连接和平端板连接两种连接形式;参照ECCS公布的标准推出试件,设计14个进行栓钉抗剪研究的推出试件,考虑混凝土强度和冲击能量两个参数。(2)分别进行静力和动力冲击荷载下的组合梁栓钉抗剪性能试验研究,主要考察混凝土强度和应变率效应对试件破坏模式,栓钉的抗剪承载力和抗滑移能力的影响,通过分析试验结果研究栓钉抗剪的动力效应。(3)进行钢框架梁柱组合节点的落锤冲击试验,重点研究两个试件的破坏模态,塑性承载力以及变形能力,通过对比纯钢节点的试验结果,分析混凝土板对节点受力性能的影响。(4)采用有限元软件ABAQUS对组合梁栓钉抗剪的试验建立有限元模型,分析得到静力和动力荷载下试件的破坏模式,栓钉的承载力和抗滑移能力,模拟结果与试验结果吻合较好。(5)采用有限元软件ABAQUS对梁柱组合节点冲击试验建立有限元模型,分析得到组合节点在冲击荷载下的的变形模态,承载力,跨中位移以及截面内力,同时建立纯钢节点的有限元模型,通过对比分析混凝土板对节点受力性能的影响。
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