梁承受轴向拉力的框架节点受力机理与抗震性能模拟研究

摘要

关于梁承受轴向拉力的框架节点抗震承载力的研究工作，目前国内外都基本没有研究经验。着眼于工程设计实践的需要，探讨梁受拉框架节点的受力机理，并进行深入的理论研究很有必要。
　　本文对钢筋混凝土框架结构节点的受力机理的研究现状进行了综述，提出在部分结构中框架梁轴向拉力的存在，部分框架节点受力较为特殊，即特殊受力节点的存在性。采用ABAQ US有限元软件建立了掉层结构与普通框架结构模型，对两结构模型进行了罕遇地震下弹塑性动力时程分析，着重研究梁受拉框架节点与普通框架节点的受力情况及抗震性能，分析了两结构梁轴力、梁端纵筋、梁端混凝土、节点梁筋、节点柱筋、节点箍筋、节点混凝土抗震承载力的区别，反映两节点受力情况以及两节点抗震能力的差异。并在AB AQ US软件中建立了梁轴拉力单因素对节点抗剪承载力影响的构件模型，通过数值模拟分析方法对梁受轴拉力框架节点的抗震性能进行研究。
　　本文的主要工作成果简述如下：
　　①在AB AQ US软件中采用了结构多尺度有限元计算方法，建立了实体单元和梁单元两类单元节点自由度藕合整体框架结构计算模型，提出了一种新的节点研究建模方式，并验证了其适用性。
　　②验证了在地震作用下普通节点核心区中斜压杆机构的存在，且在梁受拉框架节点核心区中桁架机构、约束机构与斜压杆机构同样存在，说明普通受力节点中桁架机构、约束机构与斜压杆机构对梁受轴拉框架节点同样适用，即梁受轴拉框架节点与普通框架节点的受力机理一致。
　　③掉层结构的梁端出铰早于普通框架结构，且钢筋与混凝土的破坏程度要严重，普通框架结构的梁端出铰破坏程度较轻微；梁受拉框架节点梁筋的受力明显比普通框架结构节点梁筋严重，且混凝土的塑性损伤较之先产生，且塑性损伤也较之严重。
　　④梁受拉框架节点水平箍筋的受力明显比普通框架结构实体节点箍筋严重，两节点水平箍筋均是平行受力方向箍肢应力应变大于垂直受力方向箍肢，且中间箍肢的应力应变大于旁边的箍肢；混凝土塑性损伤时程曲线中可以看出梁受拉框架节点混凝土的塑性损伤比普通节点混凝土的塑性损伤先产生，且塑性损伤值也较大。在梁存在轴向拉力的情况下，节点区混凝土处于柱方向受压，梁轴拉力方向受拉，这一受力状况导致了节点核心区混凝土的抗剪承载力的下降，且随着拉力的增加节点核心区混凝土发挥的抗剪作用越来越小。
　　⑤通过梁轴力对框架节点抗剪承载力影响的有限元分析，提出了调整梁承受轴向拉力的这类特殊受力框架节点的抗剪承载力力计算公式，在框架梁柱节点的抗震受剪承载力计算公式基础上考虑梁轴拉力对节点核心区混凝土项的抗剪承载力的折减，对于其中系数 A的取值，本文未能通过此种模拟方式推导得出，提供了部分参考数据，至于系数A更为准确可靠的取值，在此留作一个待解决的问题。

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目录

1 绪 论

1.1 前言

1.2前言研究现状

1.3本文主要研究目的和研究内容

1.4研究意义

2掉层结构与普通框架结构框架节点研究

2.1概述

2.2节点类型

2.3 普通钢筋混凝土框架节点的破坏形式

2.4普通框架节点的受力

2.5普通中间层中节点的受力机理

2.6现行规范中框架节点的抗剪承载力计算方法

2.7掉层式与普通框架结构弹性性能分析

2.8本章小结

3掉层结构和普通框架结构弹塑性受力性能对比研究

3.1引言

3.2模型描述

3.3基于ABAQUS的框架结构弹塑性性能分析

3.4掉层结构和普通框架结构层整体性能指标分析

3.5本章小结

4梁承受轴向拉力受拉的框架节点抗震性能分析

4.1 连接节点的框架梁轴向力对比分析

4.2 梁端损伤对比分析

4.3柱端损伤对比分析

4.4节点核心区损伤对比

4.5梁轴力对框架节点抗剪承载力影响的有限元分析

4.6本章小结

5 结 论

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献