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埋入式钢柱脚抗震性能试验研究

作　者: 王桢希
导　师: 陈忠汉
学　校: 苏州科技学院
专　业: 结构工程
关键词: 埋入式钢柱脚抗震性能试验研究有限元分析
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

钢结构因其良好的抗震性能和受力性能,在高层建筑中得到日益广泛的应用。从已有的文献来看,钢结构的研究主要集中在对结构构件和整体性能的研究上,而对于构件的连接节点以及结构与基础连接的柱脚性能研究相对较少。柱脚是钢结构中上部钢结构与混凝土基础连接的重要节点,是决定其承载力的主要因素,在结构中起着重要的作用。现代的高层钢结构建筑由于柱底受力较大,宜采用埋入式钢柱脚。埋入式钢柱脚是将钢柱下部浇入钢筋混凝土基础中,直接传递内力,有利于抗震。本文通过对4个不同埋深和栓钉布置的埋入式钢柱脚进行低周反复荷载拟静力试验,研究埋入式柱脚的抗震性能。分析了试件的破坏状态、滞回曲线、弯矩曲率关系、刚度退化规律等,探讨了埋深比和栓钉布置对柱脚抗震性能的影响。试验结果表明,足够的型钢埋深是埋入式钢柱脚正常工作的必要条件,栓钉的布置可以有效降低柱脚抗弯刚度退化幅度。利用有限元程序ABAQUS对试验构件进行了低周反复加载的全过程分析,介绍了从选择材料模型、建立几何模型、划分单元、施加荷载到求解计算各个步骤,并对有限元分析结果与试验结果进行了比较,分析结果与试验结果一致。建立了不同配置的22个埋入式柱脚模型,对其滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、耗能等抗震性能指标进行了细致分析。并讨论了底板、锚栓和加劲肋在埋入式柱脚中的作用,提出了设计建议。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-20
  1.1 引言  9-13
    1.1.1 钢结构应用概况  9-10
    1.1.2 钢柱脚的分类  10-11
    1.1.3 埋入式钢柱脚的破坏形式  11-13
  1.2 柱脚抗震性能研究意义  13-15
    1.2.1 理论意义  13-14
    1.2.2 现实意义  14-15
  1.3 埋入式柱脚的研究现状  15-19
    1.3.1 埋入式钢柱脚的试验研究  15-17
    1.3.2 型钢混凝土埋入式柱脚的试验研究  17-18
    1.3.3 埋入式柱脚的数值分析  18-19
  1.4 本文的主要研究工作  19-20
第二章埋入式钢柱脚拟静力试验  20-39
  2.1 试验概况  20-24
    2.1.1 试验目的  20
    2.1.2 试件设计与制作  20-22
    2.1.3 材料性能  22-24
  2.2 试验方案  24-28
    2.2.1 加载装置  24
    2.2.2 测点布置  24-27
    2.2.3 加载制度  27-28
  2.3 试验结果  28-37
    2.3.1 试验破坏形态描述  28-30
    2.3.2 滞回曲线  30-32
    2.3.3 弯矩曲率关系  32-33
    2.3.4 刚度退化  33-35
    2.3.5 埋入型钢的应变发展  35-36
    2.3.6 钢筋的受力情况  36-37
    2.3.7 与单调加载的比较  37
  2.4 本章小结  37-39
第三章埋入式钢柱脚有限元分析  39-53
  3.1 引言  39-40
  3.2 有限元分析的材料模型  40-44
    3.2.1 混凝土模型  41-43
    3.2.2 钢材模型  43-44
  3.3 有限元分析过程  44-50
    3.3.1 前处理  44-47
    3.3.2 求解  47-49
    3.3.3 后处理  49-50
  3.4 有限元结果与试验结果比较  50-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章埋入式钢柱脚抗震性能的数值分析结果  53-68
  4.1 分析试件参数设计  53
  4.2 抗震性能分析  53-64
    4.2.1 滞回曲线  53-55
    4.2.2 骨架曲线  55-57
    4.2.3 极限承载力  57-58
    4.2.4 延性  58-61
    4.2.5 耗能  61-64
  4.4 加劲肋  64-65
  4.5 钢筋应力图  65-66
    4.5.1 箍筋应力分布  65
    4.5.2 纵筋应力分布  65-66
  4.6 栓钉的应力图  66-67
  4.7 本章小结  67-68
第五章结论与展望  68-69
  5.1 本文工作总结  68
  5.2 进一步工作设想  68-69
参考文献  69-71
致谢  71-72
作者简历  72
攻读硕士学位期间所发表的论文  72

埋入式钢柱脚抗震性能试验研究

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