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钢梁—混凝土剪力墙T型连接铰接节点抗拔性能研究

作　者: 朱丹
导　师: 聂建国
学　校: 清华大学
专　业: 土木工程
关键词: 混凝土剪力墙钢梁铰接节点抗拔性能有限元
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着经济建设的快速发展，钢－混凝土组合结构——这一适合我国国情的结构形式在各个领域得到广泛应用，特别是在超高层结构中，以钢框架—核心筒为代表的组合结构更是层出不穷。然而在国内，对于超高层建筑中关键性的钢梁—剪力墙节点研究却并不多，国外可供参考的节点类型也有限。特别是对结构整体抗震性能有重要影响的钢梁—剪力墙节点抗拔性能研究更是缺乏。在前人研究基础上，并结合实际工程实际，本文研发了新型钢梁—混凝土剪力墙T型铰接节点，并进行了抗拔性能研究。主要研究工作包括：（1）调研和总结了国内外组合结构应用现状，钢梁—混凝土剪力墙节点研究现状及方法，提出了本文研究的思路和技术路线；（2）以某实际工程为背景，对其中关键的梁柱节点与墙梁节点进行抗震性能试验研究，对其滞回性能、延性、耗能能力、变形恢复能力等进行探讨，并进行了有限元模拟及参数分析，对此类节点给出了设计建议；（3）设计了不同埋深、竖向配筋率、腹板栓钉个数及位置的六个钢梁—混凝土剪力墙T型铰接节点，进行抗拔性能试验研究。通过对试验现象的观察，给出了不同构件的破坏特征；通过对承载力、不同位置处节点板翼缘与腹板及竖向钢筋的应力分析，研究了影响抗拔承载力的重要因素，并基本掌握其传力机制，给出构造建议；（4）利用通用有限元软件MSC.MARC对试验构件进行建模分析，研究了剪力墙及节点区钢构件局部应力应变特性；对带栓钉进行变参数分析，研究了栓钉尺寸及位置对节点承载力的影响。（5）在试验研究的基础上，利用刚塑性假设和混凝土双剪破坏理论，对腹板无栓钉构件抗拔承载力进行理论推导，给出了简化计算公式，并与试验结果进行对比；对20个节点板腹板无栓钉构件进行有限元数值模拟，并将分析结果与公式计算结果对比；在此基础上利用弹性地基梁等理论给出了发生节点板腹板屈服破坏的相关条件；最后，在总结全部成果的基础上提出了进一步研究的展望。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章引言  9-24
  1.1 研究背景与意义  9-15
    1.1.1 钢—混凝土组合结构体系应用概述  9-11
    1.1.2 钢梁—混凝土剪力墙节点类型  11-15
  1.2 钢梁—混凝土剪力墙节点研究现状  15-21
    1.2.1 钢梁—混凝土剪力墙节点试验研究现状  15-19
    1.2.2 钢梁—混凝土剪力墙节点理论研究现状  19-21
  1.3 有待进一步研究的问题  21-22
  1.4 本文主要研究内容  22-24
第2章总装备部某工程关键节点试验研究  24-60
  2.1 试验概况  24-33
    2.1.1 试验目的及主要内容  24-25
    2.1.2 构件设计  25-30
    2.1.3 试验装置及加载方案  30-32
    2.1.4 测点布置及量测方案  32-33
  2.2 试验过程及现象分析  33-37
    2.2.1 BCJ-1 节点  33-35
    2.2.2 WBJ-1 节点  35-37
  2.3 试验结果分析  37-47
    2.3.1 滞回曲线  37-38
    2.3.2 骨架曲线  38-40
    2.3.3 延性系数  40
    2.3.4 耗能能力  40-42
    2.3.5 变形恢复能力  42-43
    2.3.6 变形分析  43-47
  2.4 有限元模拟及参数分析  47-58
    2.4.1 材料本构模型  47-48
    2.4.2 模型的建立与求解  48-49
    2.4.3 有限元分析结果  49-54
    2.4.4 有限元参数分析  54-58
  2.5 本章小结  58-60
第3章钢梁—混凝土剪力墙 T 型铰接节点试验研究  60-82
  3.1 试验概况  60-66
    3.1.1 试验目的及主要内容  60
    3.1.2 构件设计  60-63
    3.1.3 试验装置及加载方案  63-64
    3.1.4 测点布置及量测方案  64-66
  3.2 试验过程及现象分析  66-71
    3.2.1 构件制作及材性试验  66-68
    3.2.2 试验过程及现象分析  68-71
  3.3 试验结果分析  71-80
    3.3.1 荷载—位移曲线  72-73
    3.3.2 竖向主受力钢筋应力—位移曲线  73-75
    3.3.3 荷载—节点板腹板应力曲线  75-77
    3.3.4 荷载—节点板翼缘应力曲线  77-78
    3.3.5 节点板应力分布  78-80
  3.4 本章小结  80-82
第4章钢梁—混凝土剪力墙 T 型铰接节点有限元模拟及参数分析  82-97
  4.1 不带栓钉节点  82-89
    4.1.1 模型的建立  82-86
    4.1.2 有限元结果分析  86-89
  4.2 带栓钉节点  89-96
    4.2.1 模型的建立  89-91
    4.2.2 有限元结果分析  91-94
    4.2.3 有限元变参数分析  94-96
  4.3 本章小结  96-97
第5章钢梁—混凝土剪力墙 T 型铰接节点抗拔承载力理论分析及验证  97-113
  5.1 混凝土板抗冲切承载力理论研究方法  97-98
  5.2 计算模型  98-99
  5.3 轴对称条件下的双剪条件  99-101
  5.4 节点抗拔承载力  101-105
    5.4.1 混凝土贡献的承载力  101-103
    5.4.2 钢筋贡献的承载力  103-105
  5.5 节点抗拔承载力计算公式的有限元验证  105-106
  5.6 发生节点板腹板屈服破坏的条件  106-111
    5.6.1 节点板翼缘条件  107-109
    5.6.2 节点板腹板栓钉个数  109-111
    5.6.3 节点埋深  111
  5.7 本章小结  111-113
第6章总结与展望  113-115
  6.1 本文研究工作总结  113-114
  6.2 有待进一步研究的问题  114-115
参考文献  115-118
致谢  118-120
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  120

钢梁—混凝土剪力墙T型连接铰接节点抗拔性能研究

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