一种可拆卸预制装配式方钢管混凝土柱-组合梁框架节点力学性能与设计方法研究

基本信息
批准号:51678256
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:霍静思
学科分类:
依托单位:华侨大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王卫华,何煜川,林建平,王冬晔,张伟,白杨,徐哲人,胡小武
关键词:
组合结构钢管混凝土装配式结构组合梁可拆卸结构
结项摘要

It is known that the steel-concrete composite beams or columns take the advantages of both steel and reinforced concrete structures, and they have been widely used in modern buildings and bridges. Recently, as Chinese government has been energetically advocating and actively supporting the construction industrialization, energy-saving and environment-protection as well as sustainable development of building, to develop and promote the prefabricated structures is found to be one of the most effective ways to achieve this goal. To this end, this project aims to develop the advanced configurations and design methods for a dismountable prefabricated square concrete filled steel tubular (CFST) column to composite beam connection in the frame structures. Firstly, the shear tests of studs or bolts between prefabricated concrete slab and H-shaped steel beam and the pull-out tests of the bolts anchoring into the corrugated sleeve embedded in CFST column are carried out in order to obtain the behaviour of the connection components. The design method of the prefabricated composite beams can be determined based on the design methods of shear connectors and anchoring bolts. The prefabricated composite beam to CFST column connections with different component details are then experimentally and numerically studied to obtain the load transfer mechanism and failure mechanism. Furthermore, the generalized load-deformation relationships of the dismountable assembly connections with different connectors and constructional configurations are established from the view of engineering application. The joint design method and seismic design method of composite dismountable assembly connections can be developed. The research results in this project are of great significance to improve the assembly and disassembly of steel concrete composite frame structure and also can provide scientific basis for the development of relevant engineering design procedures.

钢-混凝土组合结构综合了钢结构和混凝土结构的优点,已成为广泛应用的结构形式。在大力提倡建筑工业化、节能环保和建筑可持续发展的背景下,研究和推广装配式组合结构是实现这一目标的有效途径之一。本项目拟开展一种可拆卸的预制装配式方钢管混凝土柱-组合梁框架结构节点的设计方法研究。首先通过预制装配式混凝土板-H型钢梁预埋波纹管后填HPG抗剪连接件抗剪试验、钢管混凝土柱预埋带尾部弯筋和侧面抗剪钢筋的内螺纹钢套筒-螺栓杆连接件抗拔试验确定其设计方法,并确定合理的预制装配式组合梁设计方法,进一步开展预制装配式钢管混凝土柱-组合梁节点力学性能研究,获得节点的工作机理和失效机理。从工程应用角度出发,建立节点在采用不同构造措施下的广义荷载-变形关系,提出装配式组合节点的连接设计方法和抗震设计方法。项目研究成果对于提高钢-混凝土组合框架结构的预制装配化和可拆卸化具有重要意义,并为制定相关工程设计规程提供科学依据。

项目摘要

本课题对预制装配式组合梁连接件抗剪力学性能和梁的抗弯力学性能,钢管混凝土柱预埋套筒螺栓抗拔力学性能,预制装配式钢梁-钢管混凝土柱组合节点的滞回力学性能和失效机理,以及预制装配式组合节点连接设计方法和节点抗震设计方法进行研究,为提高我国组合结构装配化并实现可拆卸化提供参考。完成了预制装配式栓钉和螺栓连接件抗剪推出试验,获得了合理孔径比范围,现有国内外规范建议的连接件抗剪设计公式均能偏于安全地预测其抗剪承载力,且施工误差的影响可以忽略,但施工误差对拉剪复合受力连接件的影响不能忽略。现有规范塑性设计方法均可偏于安全地预测装配式组合梁的抗弯承载力。完成了大量的预埋连接件的抗拔性能试验,获得了各个参数对预埋套筒螺栓和钢筋连接件抗拔性能的影响。完成了不同节点构造的新型装配式套筒螺栓连接节点的力学性能试验与机理分析研究,研究结果表明通过设置螺栓通孔和增强预埋螺栓尾部锚固措施可以显著改进组合节点的力学性能,提出的节点构造能实现刚性、完全强度连接的节点,且具有良好的延性和耗能能力。震损后换梁修复试验结果表明,节点构造形式应用于可拆卸结构的可行性。完成了新型套筒螺栓连接装配式组合节点的连接设计方法和抗震设计方法研究,提出了可以合理预测组合节点初始刚度的组件法计算模型和节点抗弯承载力计算模型,提出了节点弯矩-转角关系简化模型和恢复力简化模型。研究成果可以为进行可拆卸装配式钢管混凝土框架结构设计提供依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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