PBL加劲型方钢管混凝土柱-H型钢梁框架外隔板式节点抗震性能研究

To eliminate possible effects of debonding or hollowing between steel tube and concrete on mechanical behavior (especially seismic behavior) of connections, a new type of exterior-diaphragm connection between CFSSTCs stiffened with PBL and H-shaped steel beams is developed. The PBL not only transfers longitudinal stress, works as steel tube stiffener, enhances the combination of steel tube and concrete core; but also transfers forces of the steel beam to the steel tube and concrete core uniformly avoiding stress concentration in steel tube corners and diaphragms under earthquakes. So, that type of connection should have excellent seismic behavior. .This project will conduct a comprehensive research on the seismic properties of exterior-diaphragm connections between CFSSTCs stiffened with PBL and H-shaped steel beams, through tests, numerical simulation and theoretical analysis. The key point of the research is to find out the effects of PBL on mechanical behavior of the connections. The main research topics are to study effects of design parameters on the behavior of the connections, study the force-transmission mechanism of the connections, and put forward reasonable structural form of the connections. Results from this project develop a new type of CFST connection, provide theoretical basis for improving the theory of CFST structures. So, the project are both valuable in academic and engineering.

为消除钢管与混凝土可能产生的脱粘或脱空对钢管混凝土节点受力性能尤其是抗震性能的影响，提出了一种新型的PBL加劲型方钢管混凝土柱-H型钢梁框架外隔板式节点。其中，PBL 纵肋不仅直接参与纵向受力、加劲钢管、增强钢管与混凝土的组合作用；而且能参与和改善节点的传力，缓解地震作用下节点区域柱角钢管和隔板的应力集中，防止钢管的屈曲和焊缝的拉裂。因此，新型节点应具有优越的抗震性能。.本项目拟通过模型试验、数值模拟、理论分析相结合的研究手段，以PBL纵肋对节点力学性能的影响为核心，对新型节点的抗震性能展开系统地研究，主要包括：研究各设计参数对节点抗震性能的影响，研究节点的传力机理，建立节点抗弯承载力、抗剪承载力计算模型，提出节点合理的构造形式。项目的研究对丰富和发展钢管混凝土节点的形式、完善钢管混凝土结构相关规范具有重要的工程价值，对完善钢管混凝土结构理论具有重要的学术意义。

为消除钢管与混凝土可能产生的脱粘或脱空对钢管混凝土节点受力性能尤其是抗震性能的影响，本项目提出了一种新型的PBL加劲型方钢管混凝土柱-H型钢梁框架外隔板式节点。其中，PBL纵肋不仅直接参与纵向受力、加劲钢管、增强钢管与混凝土的组合作用；而且能参与和改善节点的传力，缓解地震作用下节点区域柱角钢管和隔板的应力集中，防止钢管的屈曲和焊缝的拉裂。通过模型试验、数值模拟、理论分析相结合的研究手段，以PBL纵肋对节点力学性能的影响为核心，对新型节点的抗震性能展开了系统的研究。.开展了PBL连接件受剪性能试验，研究得到了影响PBL连接件的受剪性能的主要因素，建立了PBL 连接件考虑侧向约束力的受剪承载力模型。该模型考虑了开孔钢板周围的混凝土包裹、贯通钢筋和试件底面摩擦对PBL 连接件提供的较强约束作用，以及由此导致的PBL 连接件受剪承载力的提高。揭示了单孔PBL连接件进入塑性阶段后的受剪机理，在此基础上根据荷载-滑移曲线的延性特征将其进行分类，并给出了判别条件。开展了钢管内PBL连接件推出试验和PBL加劲型钢管混凝土节点受拉试验，结合理论分析和数值模拟揭示了PBL纵肋对节点单一传力性能的影响，揭示了PBL 加劲型方钢管混凝土框架节点的单一传力机理，建立节点单一传力时的受力分析模型，并提出了其承载力计算公式。开展PBL加劲型钢管混凝土框架外隔板式节点拟静力试验，验证了新型节点具有良好的抗震性能；揭示了PBL纵肋对节点抗震性能的影响、PBL纵肋对节点受力和变形的改善机理；在此基础上建立了新型节点的抗弯承载力、抗剪承载力计算公式，并提出其合理构造。.本项目的研究成果为地震区钢管混凝土框架节点的设计提供了一种新的可靠有效的选择，为完善钢管混凝土结构相关规范提供了依据，为完善钢管混凝土结构理论提供了试验和理论支持，因此，具有较强的学术意义和工程价值。