型钢混凝土异型边节点非线性有限元分析

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型钢混凝土(SRC)结构以其优异的性能,在美国、日本等发达国家得到广泛应用。近年来,随着我国经济的高速发展,SRC结构也已经普遍应用到工业与民用建筑中。由于工业建筑中生产工艺和大型公共建筑功能的需要,SRC结构中会出现上下柱截面发生变化的SRC异型节点,而该类节点的受力特点明显不同于常规节点。目前国内外对于该类节点的研究较少,没有形成统一的计算理论。因此,本文在已有试验研究的基础上,通过有限元分析软件针对由SRC柱-RC梁构成的SRC异型边节点进行计算机数值模拟,研究该类节点的受剪承载力问题。本文采用有限元分析软件ABAQUS模拟SRC异型边节点在低周反复荷载作用下的反应,与试验结果进行比较,两者吻合较好。通过对SRC异型边节点的荷载-位移曲线以及型钢、钢筋和混凝土的应力应变进行分析,得出节点的破坏模式。改变节点上下柱截面偏心率、含钢率、配箍率、混凝土强度等级以及轴压比等参数,建立22个有限元模型,分析各因素对节点承载力的影响,结果表明:节点核芯区的受剪承载力大小取决于“小核芯”区;增大轴压比并没有显著提高节点的通裂和极限荷载,但是会降低节点的延性。根据非线性有限元分析结果,结合节点“小核芯”区理论,本文对SRC异型边节点的受力机理进行研究,得出节点的抗裂及抗剪承载力理论计算公式,并提出该计算公式的适用条件。本文的研究成果为进一步研究SRC异型节点的抗震性能打下基础,为该类节点的设计方法提供理论依据,将有效地促进SRC结构的推广和应用。
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