钢管混凝土边柱与组合梁端板连接的抗震试验研究黑二加粗.docx

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1、钢管混凝土边柱与组合梁端板连接的抗震试验研究（黑二加粗）ExperimentalstudyonseismicperformanceofendplateconnectionsbetweenCFSTexternalcolumnsandcompositebeams（TimesNewRoman小四加粗）b2,32（楷小四）,23XXX，英文TimeSNeWRoman小五斜）（1.合肥工业大学，安徽合肥230009；2.同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092：3.机械工业第一设计院，安徽合肥230601）（第六）（1.HefeiUniVerSityofTechnology,Hefei230

2、009.China；2.StateKeyLaborator,forDisasterReductioninCivilEngineering.TbngjiUniversity.Shanghai200092.China：3.FirstMechanicalIndustryfOcsignInstitute.Hefei230601.China）（TimesNewRoman六）摘要：黑小五加粗）：为研究地震荷载作用下钢管混凝土柱与钢混凝土组合梁端板连接的受力性能和破坏机理，进行4棉带楼板半刚性钢管混凝土组合框架端板连接节点的低周反复荷载试验。试件为边柱节点，试验参数为柱截面类型和端板类型。详细考察试验全过程

3、和试件破坏模式，分析组合节点的滞回曲线、骨架曲线及特征值、强度和刚度退化规律、耗能能力等。根据现有规范评价节点的刚性和延性。研究表明，端板类型、柱截面类型和螺栓锚固构造对组合节点的承载力和刚度有明显影响；钢管混凝土边柱与钢混凝土组合梁端板连接节点为半刚性连接、部分强度节点；此类新型组合节点具有良好的延性和耗能能力，连接构造安全可靠，满足现有抗震设计要求，可以在组合框架结构中应用。（宋小五）关鲤词（黑小五加粗）半刚性连接；钢管混凝土；组合框架（宋小五）Abstract（TimesNewRoman五力口粗）：Tbinvestigatethemechanicalpropertiesandfailur

4、emechanismoftheendplateconnectionsbetweenConcrete-FilledSteelTubularcolumns（CFST）andsteel-concretecompositebeams,anexperimentalstudyonfourspecimensoftheendplatejointsforsemi-rigidCFSTcompositeframewithconcretefloorslabwasconductedunderlow-cycleloading.Allspecimensareexternalcolumnjoints,andthecolumn

5、cross-sectiontypeandtheendplatetypearetestparameters.Theentiretestprocessofallspecimensandthefailuremodewereinvestigated,andthehysteresiscurves,envelopecurvesandcharacteristicvalue,degradationregulationofstrengthandstiffness,andenergydissipationwerealsocarefullyobserved.Thetestresultsshowthattheendp

6、latetype,thecolumncross-sectiontypeandtheanchorageofblindboltsmayaffectthemomentcapacitiesandinitialstiffnessofcompositejoints.TheendplatejointsbetweenCFSTexternalcolumnsandcompositebeamsappeartobesemi-rigidandpartialstrengthjoints.Thenovelcompositejointpossessesgoodductilityandenergydissipationcapa

7、city,reliableandsafeperformanceinconnection,sothatitmaysatisfytheseismicdesignrequirementandbeusedincompositestructures.（TimesNewRoman五）Keywords（TimesNewRoman五力口粗）：semi-rigidconnection;Concrete-FilledSteelTube;compositeframe;endplateconnection;seismicperformance（TimesNewRoman五）1引言（黑小四加粗）钢管混凝土柱与钢-混凝土

8、组合梁形成钢管混凝作者简介：XXX,博士，教授（宋六）通讯作者：XXX,博士（宋六）基金项国家自然科学提金（）、教育部新世纪优秀人才计划项目（NCElM2-0838）（宋六）土组合框架，已普遍应用于多高层、超高层建筑中。钢管混凝土组合框架具有工厂化制作、装配化施工、承载力高、抗震性能好、综合经济性能好等特点，特别适用于高烈度地区的建筑。（正文宋五）近20年来，国内外研究者根据实际需要提出许多钢管混凝土框架节点类型，如外环板式、内隔板式、锚板式、承重销式等，并进行了许多试验和理论研究。然而，这些节点在实际工程中仍有许多尚待解决的难题，且大多数连接属于刚接或较接节点。虽然现有的钢框架设计和分析假定

9、梁柱连接为完全刚接或理想较接，但是实际工程中大多数连接一般很难达到这两种理想状态，介于刚接或较接之间的半刚性连接。France4等、王静峰“等先后通过钢管混凝土柱与钢梁端板连接节点的静力试验和抗震试验研究，表明此类节点为典型半刚性连接节点。在钢管混凝土组合框架中，钢梁与混凝土楼板之间通过设置足够的抗剪连接件形成整体共同工作，有效地提高了结构的承载力和刚度。混凝土楼板的组合作用对节点性能及组合框架整体性能影响很大。目前国内对考虑楼板组合作用的刚接钢管混凝土组合节点及组合框架进行了一些研究。例如聂建国等、Li等。然而，目前国内外对带楼板半刚性钢管混凝土组合框架节点的试验和理论研究较少见，仅澳大利亚

10、Loi/等进行了方钢管混凝土柱与组合梁平齐端板连接节点的静力试验研究，未考虑柱截面类型和端板类型的影响。因此，目前对于半刚性钢管混凝土组合框架端板连接节点的抗震性能研究，尚缺乏试验数据、理论模型和设计方法。本文进行了4个半刚性钢管混凝土组合框架端板连接节点的梁端低周反复加载试验，研究了圆形或方形钢管混凝土组合框架节点的滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化、延性和耗能能力等。研究结果将为此类新型组合节点在实际工程应用提供参考依据。1试验概况（黑小四加粗）1.1 试件设计（黑五加粗）试件取组合框架在水平荷载作用下梁、柱反弯点之间的组合体，试件模型比例为1：1,模拟框架的边柱节点。试件的详细尺寸信息见

11、表1和图1。研究参数为端板类型（包括平齐端板和外伸端板）和柱截面类型（包括方形和圆形）。钢管混凝土柱截面为20OmmX200mmIOmm和20OmmX20OmmXIomm两种类型，柱高3400mm；钢梁截面为H300mmX150mmX6mm10mm,梁长1678mm。所有试件的端板厚度为18mm。每个节点的连接处均设置4排2列螺栓，采用10.9级M20高强螺栓。在螺栓端部焊接长度50mm、直径20mm的HRB335螺纹钢筋，来加强螺栓与柱内核心混凝土之间的锚固性能，见图2。1.1.1 小标题层（宋五）（1）往后接排层。（2）。挠度（mm）（宋六）-B1梁TB2梁-B3梁-B4梁B5则荷载与梁的

12、挠度曲线（宋六）荷载循环次数（万次）IBl梁-B2梁B3梁B4梁一而篥6kN时梁的挠度与荷载循环次数的曲线（b）梁的挠度与荷载循环次数的关系（宋六）图1挠度曲线（黑小五加粗）试件材性套数表（黑小五加粗）表1试件号（宋六）柱截面（unXmm）钢管Dt(unmm)柱箍筋柱箍筋体积率启CCFTl-I250X250165X2.856501%40.5340.3CCFT1-2250X250165X2.85桢501%42.5340.3CCFT1-3250X250165X2.85桢501%39.6340.3CCFT2-1300X300219X3.52桢500.84%39.1308.5CCFT2-2300X30

13、0219X3.526500.84%40.7308.5CCFT2-3300X300219X3.52桢500.84%38.9308.5注：钢管屈服强度人、混凝土立方体强度强度启的单位均为Nm11f;柱中方箍6钢筋屈服强度412.6Nm11:柱纵筋MI2,屈服强度为362.3Nm1极限强度为559.7Nwn（宋六）4.5刚度退化刚度退化一般有三种定义：定义1：刚度随着循环周数和位移接近极限值而减少；定义2：在保持相同的峰值荷载时，峰值荷载对应的位移随循环次数增加而增加；定义3：在位移幅值不变的条件下，结构或构件的刚度随反复加载的次数增加而降低的特性。本文采用环线刚度号来评价刚度退化：nsKj=一4r

14、=l式中:P-为第/级加载位移Ay7)时，第i次加载循环的峰值点荷载；4为第/级加载位移(Ay=j)时，第i次加载循环的峰值点位移；为循环次数。图16比较了所有试件的环线刚度(。由图16可知：柱截面类型和端板类型对环线刚度曲线的变化趋势影响较大；对于相同端板类型的节点，圆钢管混凝土柱组合节点的环线刚度相对于方钢管混凝土组合柱节点较大；对于相同柱截面的节点，外伸端板连接组合节点的环线刚度要比平齐端板连接组合节点大；所有组合节点的环线刚度退化总体上均较为平缓,表现出良好的刚度。6结论通过对带楼板钢管混凝土组合框架端板连接节点的抗震性能试验研究和分析，可以获得下列结论：(1)半刚性钢管混凝土组合框架

15、端板连接节点的破坏模式有：钢梁翼缘屈曲；端板变形；螺栓处柱壁鼓曲；楼板混凝土开裂，甚至压碎。(2)混凝土楼板对节点的极限承载力、弹性刚度和破坏模式有明显影响。圆钢管混凝土边柱组合节点的混凝土翼板破坏程度比方钢管混凝土边柱组合节点要小。采用完全抗剪连接设计，可以有效地实现混凝土翼板与钢梁的共同工作。(3)端板类型、柱截面类型和螺栓锚固构造对节点承载力和刚度影响较大。对于相同端板类型试件，圆钢管混凝土边柱组合节点的承载力和弹性刚度比方钢管混凝土边柱组合节点要大：外伸端板连接组合节点承载力和弹性刚度要大于平齐端板连接组合节点。螺栓设置锚固措施可有效地改善节点受力性能。(4)钢管混凝土边柱与组合梁端板连接节点为半刚性连接、部分强度节点。(5)本次试验节点的位移延性系数=2.203.16,弹性极限位移4=4.79-6.11,其弹塑性极限位移角4=2.853.78iq,其延性可满足我国建筑抗震设计规范(GB500112010)和美国规范FEMA-35O抗震设计要求。(6)钢管混凝土组合框架端板连接节点的滞回性能良好，同级荷载作用下