钢筋混凝土梁柱组合件变形能力与位移计算研究

发布时间：2020-08-09 15:08

【摘要】：钢筋混凝土框架结构基于变形的抗震设计方法需要实现的是构件的实际变形能力大于变形要求,层间位移是控制框架结构整体变形的重要指标,是各构件变形的综合结果。钢筋混凝土梁柱组合件作为框架结构中的子结构,由梁、柱和节点核心区三部分组成,相比于单独的梁、柱构件,梁柱组合件的变形能力更能真实地反映框架结构的整体变形能力,因此,开展地震作用下梁柱组合件变形能力的研究具有重要意义。本文理论分析推导了钢筋混凝土梁柱组合件极限位移计算方法以及各变形成分对柱顶位移的贡献。在理论分析的基础上,应用ABAQUS有限元分析软件研究轴压比、柱纵筋配筋率和梁剪跨比对梁柱组合件变形能力的影响。主要内容和结论如下:(1)以发生梁端弯曲破坏的梁柱组合件为研究对象,将梁柱组合件的柱顶水平位移进行解构,建立梁柱组合件极限位移理论计算公式,将理论计算值与试验值对比,结果比较一致。(2)将梁柱组合件的变形分为弹性变形和塑性变形两个阶段,在两个阶段分别考虑梁、柱之间的相对刚度关系,理论分析梁、柱变形对构件层间位移的贡献。(3)在综合考虑梁柱组合件节点区剪切变形影响因素的基础上,利用收集的16组节点剪切变形试验数据,对剪切变形γ进行回归分析,得到剪切变形估算公式,用相关性系数(R-square)评判回归公式的拟合度,得到R-square=0.78。(4)以ABAQUS软件为平台,采用梁单元和节点区简化模型建立梁柱组合件有限元分析模型,研究轴压比、柱纵筋配筋率、梁剪跨比对梁柱组合件变形能力的影响。结果表明:随着轴压比的增大,构件的极限位移角和位移延性系数逐渐下降,但承载力逐渐增大;随着柱纵筋配筋率的提高,构件的承载力、极限位移角和位移延性系数逐渐增加;随着梁剪跨比的增大,构件的承载力和位移延性系数逐渐下降,但极限位移角逐渐增大。(5)统计钢筋混凝土梁柱组合件模型破坏时梁变形、柱变形、节点剪切变形引起的层间位移,结果表明各变形成分对层间位移的贡献率与其破坏模式有关。论文完成了对梁柱组合件层间位移和变形能力的研究,论文结果对工程实际有较重要的参考价值。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375.1
【图文】：

框架结构,节点区,剪切破坏,梁柱组合件

构的层间变形能力。逡逑卜邋~|Ｊ邋逦逡逑图１．１柱铰破坏逦图１．２梁铰破坏逡逑ｋ邋Ｉ逡逑图１．３节点区剪切破坏逡逑１．２相关课题研究现状逡逑１．２．１梁柱组合件种类逡逑（１）由于在框架结构中所处的位置不词＞邋梁柱组合件会有多种不同的几何形式，逡逑分为：十字形中间层中节点、中间层边节点、顶层端节点、顶层中节点。如图１．４所示。逡逑３逡逑

框架结构,梁铰,梁柱组合件

卜邋~|Ｊ邋逦逡逑图１．１柱铰破坏逦图１．２梁铰破坏逡逑ｋ邋Ｉ逡逑图１．３节点区剪切破坏逡逑１．２相关课题研究现状逡逑１．２．１梁柱组合件种类逡逑（１）由于在框架结构中所处的位置不词＞邋梁柱组合件会有多种不同的几何形式，逡逑分为：十字形中间层中节点、中间层边节点、顶层端节点、顶层中节点。如图１．４所示。逡逑３逡逑

框架结构,梁柱组合件,节点组,试验研究

逑ｎ邋Ｉ逡逑图１．４不同位置的节点类型逡逑（２）按照有无直交梁还可以将梁柱组合件分为不带直交梁的梁柱组合件、一端带逡逑有直交梁梁柱组合件和两端带有直交梁梁柱组合件，以边节点梁柱组合件为例，如图１．５逡逑所示。逡逑逦邋逦逡逑图１．５是否带直交梁的边节点梁柱组合件分类逡逑第一种分类指的是平面框架结构中的梁柱组合件，第二种分类指的是空间框架中的逡逑梁柱组合件。在实际框架结构中，空间框架结构是最能反映结构的实际受力情况的，但逡逑是空间框架的研究较为复杂，所以当前国内外学者的研究多以平面框架为主。本文以平逡逑面框架中的十字形梁柱组合件为对象开展研究。逡逑１．２．２平面框架梁柱组合件研究现状逡逑框架结构以其诸多的优势在建筑形式中得到广泛应用，因而许多地震高发的国家逡逑对框架结构的关键受力和易损坏部位一梁柱节点组合件进行了大量的理论分析和抗逡逑震试验研究，实现框架结构中梁柱组合件设计的可靠性，保证整体框架结构大震不倒。逡逑目前国内外的学者对梁柱节点组合件的研究对象多为不带直交梁的平面框架节点。逡逑对钢筋混凝土框架节点的研究最先是由日本学者二见秀雄完成的，其在１９３６年对Ｌ逡逑型钢筋混凝土节点进行了试验研究

【参考文献】