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边柱埋入式钢柱脚节点性能试验研究

作　者: 马彬
导　师: 谢宝元；赵作周
学　校: 北京林业大学
专　业: 结构工程
关键词: 边柱埋入式柱脚极限承载力试验传力机理浅埋式柱脚
分类号: TU312.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

柱脚是上部钢结构与基础连接的重要枢纽,埋入式钢柱脚广泛应用于多高层钢结构,但目前对于边柱埋入式钢柱脚的认识尚不成熟,国内规范主要参考国内与日本有限的研究结果,缺乏边角柱的相关验证试验,国内各规范之间也存在差异,对浅埋式钢柱脚的抗震性能缺乏研究。因此,有必要对埋入式钢柱脚的抗震性能、极限承载力和传力机制进行研究。本文在已有研究结果的基础上,提出边柱埋入式钢柱脚极限承载力计算模型,以该模型为基础设计了四个试验构件并作出结果预测。基于已经完成的两个边柱埋入式钢柱脚试件的拟静力试验,对柱脚节点的弹性刚性、延性、承载力进行了分析和研究,验证了提出的极限承载力计算模型,分析得到边柱柱脚的传力机制,并提出了一些工程应用建议。另外,本文还提出浅埋式钢柱脚的构造形式,即将钢柱浅埋、并布置45度加强筋或加劲肋的方式。根据建议的承载力计算模型设计了三个试验试件并完成试件制作,提出了浅埋式柱脚的试验计划。由于试验安排日前没有完成加载试验。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 绪论  7-19
  1.1 研究背景  7-10
  1.2 研究现状  10-18
    1.2.1 埋入式柱脚研究现状  10-15
    1.2.2 浅埋式柱脚研究现状  15-18
  1.3 研究内容  18-19
2 边柱埋入式钢柱脚极限承载力计算模型  19-29
  2.1 设计方法比较  19-21
  2.2 极限承载力计算模型  21-24
    2.2.1 引言  21-22
    2.2.2 钢柱翼缘混凝土保护层提供的冲切承载力计算模型  22-24
    2.2.3 钢柱周围箍筋提供的受剪承载力计算模型  24
  2.3 模型验证  24-26
  2.4 试验构件设计  26-28
  2.5 本章小结  28-29
3 边柱埋入式钢柱脚节点拟静力试验  29-48
  3.1 试验目的和主要内容  29
  3.2 试验方法  29-39
    3.2.1 试件设计和制作  29-31
    3.2.2 加载装置设计  31-33
    3.2.3 试验加载方案  33-34
    3.2.4 试验测点布置  34-39
  3.3 试验结果与分析  39-47
    3.3.1 材性试验结果  39-40
    3.3.2 试验现象与破坏模式  40-43
    3.3.3 试验荷载-位移滞回曲线  43-44
    3.3.4 柱脚节点弹性刚度分析与评价  44
    3.3.5 柱脚节点承载力分析与评价  44-46
    3.3.6 柱脚节点延性分析与评价  46-47
    3.3.7 钢柱周围箍筋对柱脚节点性能的影响小结  47
  3.4 本章小结  47-48
4 边柱埋入式钢柱脚节点传力机理分析  48-61
  4.1 引言  48
  4.2 边柱埋入式柱脚轴力传递机理分析  48-53
    4.2.1 方钢管与混凝土保护层抗压效能分析  49
    4.2.2 方钢管与混凝土保护层轴力沿埋深变化情况  49-50
    4.2.3 压弯阶段轴力传递机理分析  50-52
    4.2.4 箍筋作用分析  52-53
  4.3 边柱埋入式柱脚弯矩传递机理分析  53-60
    4.3.1 方钢管与混凝土保护层弯矩分配情况  53-55
    4.3.2 方钢管与混凝土保护层弯矩沿埋深变化情况  55-56
    4.3.3 开裂后弯矩分配情况  56-58
    4.3.4 埋入段箍筋抗剪性能分析  58-59
    4.3.5 锚栓受力性能分析  59-60
  4.4 本章小结  60-61
5 浅埋式钢柱脚节点设计方法及试验计划  61-73
  5.1 引言  61
  5.2 不同柱脚连接方案对钢框架性能的影响  61-65
    5.2.1 工程概况  62
    5.2.2 三维模型与荷载输入  62
    5.2.3 三种柱脚连接方案  62-63
    5.2.4 结构计算  63
    5.2.5 计算结果比较  63-65
    5.2.6 小结  65
  5.3 浅埋式钢柱脚极限承载力模型  65-68
    5.3.1 极限承载力计算模型  65-67
    5.3.2 模型验证  67-68
  5.4 浅埋式钢柱脚节点试验构件设计  68-72
  5.5 本章小结  72-73
6 结论与建议  73-75
  6.1 结论  73-74
    6.1.1 边柱柱脚极限承载力  73
    6.1.2 边柱柱脚计算模型  73
    6.1.3 边柱柱脚延性  73
    6.1.4 边柱柱脚传力机理  73
    6.1.5 浅埋式柱脚  73-74
  6.2 工程建议  74-75
参考文献  75-77
个人简介  77-78
导师简介  78-80
致谢  80

边柱埋入式钢柱脚节点性能试验研究

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