端板螺栓連接中空夾層鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)的抗震性能研究

本項(xiàng)目將高強(qiáng)端板螺栓連接引入中空夾層鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)中，采用貫穿柱身的雙頭等長(zhǎng)高強(qiáng)度螺栓將中空夾層鋼管混凝土柱與鋼－混凝土組合梁連接在一起，從而形成一種新型的組合節(jié)點(diǎn)形式。對(duì)該新型組合節(jié)點(diǎn)的性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的試驗(yàn)研究、有限元模擬和理論分析。主要的研究工作如下： （1）進(jìn)行了4個(gè)十字形中空夾層鋼管混凝土柱與鋼－混凝土梁組合節(jié)點(diǎn)的擬靜力試驗(yàn)研究。以寬厚比、端板厚度、空心率、樓板等為變化參數(shù)，采用梁端反對(duì)稱加載形式，研究該組合節(jié)點(diǎn)的破壞特征、滯回性能、抗剪性能、承載力退化、剛度退化規(guī)律、耗能特性以及應(yīng)變變化等力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)，具有較高的的承載力、較大的初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、良好的延性和耗能能力，說明其具有良好的抗震性能。 （3）以節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)為模型，分析時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)組件的幾何非線性、材料非線性和接觸非線性問題，利用有限元軟件Ansys對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分，合理地模擬試驗(yàn)的邊界條件和加載方式以及選擇求解器，對(duì)節(jié)點(diǎn)受力進(jìn)行全過程有限元分析。研究了端板螺栓連接節(jié)點(diǎn)中端板厚度對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能的影響。同時(shí)獲得了許多試驗(yàn)中無法得到的節(jié)點(diǎn)細(xì)部受力特性，如節(jié)點(diǎn)域柱夾層混凝土受力狀況等。 （4）基于對(duì)節(jié)點(diǎn)的傳力機(jī)理分析，采用彈性方法推導(dǎo)了節(jié)點(diǎn)開裂彎矩的計(jì)算公式；對(duì)比節(jié)點(diǎn)各個(gè)組件所確定的最大抗彎承載力和組合梁自身的最大抗彎承載力，推導(dǎo)了節(jié)點(diǎn)抗彎承載力計(jì)算公式；運(yùn)用疊加原理建立了節(jié)點(diǎn)抗剪承載力計(jì)算公式；采用組件法建立了節(jié)點(diǎn)的初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度計(jì)算模型，由此建立了節(jié)點(diǎn)的彎矩－轉(zhuǎn)角三段線骨架曲線模型；采用試驗(yàn)擬合法建立了考慮或不考慮滑移效應(yīng)的荷載－位移滯回曲線三折線恢復(fù)力模型。上述研究成果表明：本文提出的 端板螺栓連接鋼梁-中空夾層鋼管混凝土柱組合節(jié)點(diǎn)具有良好的受力性能，能夠滿足地震區(qū)的組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。本文的試驗(yàn)和理論研究成果可作為該類型組合節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程應(yīng)用中的基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。所建議的設(shè)計(jì)方法能為我國(guó)相關(guān)規(guī)范的編制提供有益補(bǔ)充和參考。

鑒于目前有關(guān)中空夾層鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)性能的研究缺乏而限制了其在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，本項(xiàng)目提出一種采用端板螺栓連接的中空鋼管混凝土-鋼梁組合節(jié)點(diǎn)形式，通過貫穿內(nèi)外層柱鋼管的高強(qiáng)螺栓與端板的共同作用來充分發(fā)揮節(jié)點(diǎn)域混凝土的抗剪能力，以使其具備良好的抗震性能。本項(xiàng)目擬采用模型試驗(yàn)和有限元方法研究該新型節(jié)點(diǎn)的抗震性能，探討該類節(jié)點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)域在單調(diào)荷載和水平往復(fù)荷載作用下的力學(xué)與變形性能，建立數(shù)值分析模型并進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈塑性地震反應(yīng)分析。本項(xiàng)目預(yù)期將建立該類節(jié)點(diǎn)的彎矩－轉(zhuǎn)角模型和節(jié)點(diǎn)域的剪力－剪切變形模型，得到結(jié)構(gòu)的主要抗震性能指標(biāo)，提出實(shí)用的抗震設(shè)計(jì)與分析方法。本項(xiàng)目的研究成果將有助于解決中空鋼管混凝土框架及剛架節(jié)點(diǎn)連接的關(guān)鍵問題，為推廣該類結(jié)構(gòu)在高烈度地震區(qū)的應(yīng)用具有重要的理論和工程意義，并能為我國(guó)相關(guān)規(guī)范的編制提供科學(xué)參考依據(jù)。

端板暨接線端子排兩邊各一個(gè)的封板，主要作用是避免接線端子的金屬部分裸露。

在鋼結(jié)構(gòu)中，端板用高強(qiáng)度螺栓與柱翼緣連接，常稱為端板連接。端板連接對(duì)梁端的約束可以達(dá)到剛性連接的要求。

平端板為鍛制機(jī)加工件，他是小型容器端口用的焊接堵板，它本身帶有坡口，應(yīng)力緩沖口。起封頭的作用。

平端板為鍛制機(jī)加工件，他是小型容器端口用的焊接堵板，它本身帶有坡口，應(yīng)力緩沖口。起封頭的作用。