异形截面钢管混凝土柱-钢梁节点力学性能与设计方法研究

异形（T形、L形、十字形）截面钢管混凝土结构在工程实践中显现出良好的发展前景。通过选型比较，本课题确定以异形截面钢管混凝土柱-钢梁隔板式节点为研究对象，利用静力、拟静力试验和数值模拟计算方法系统地研究异形截面钢管混凝土柱-钢梁隔板式中柱节点、边柱节点和角柱节点的受力性能和破坏机制，并将中柱、边柱、角柱平面节点和空间节点的力学性能进行对比研究。以试验数据和数值模拟结果为依据，分析隔板式节点的受力机理、破坏模式和损伤发展过程，建立节点的滞回模型和骨架曲线，在此基础上，确定平面节点和空间节点的恢复力模型和地震破坏准则。以ABAQUS软件为平台，开发三维有限元分析程序，运用精细化建模方法对异形截面钢管混凝土柱-钢梁隔板式节点受力性能进行数值模拟计算，探讨试验中未考虑的因素对节点力学性能的影响，提出节点承载力计算方法。研究成果将为钢管混凝土柱框架结构抗震设计提供依据。

钢管混凝土异形截面柱结构具有很强的生命力和竞争实力进入建筑市场，但其应用和研究还在初始阶段，国家现行规程和规范对其计算、设计和构造等还没有明确的规定。. 本项目系统地试验研究和理论分析了钢管混凝土异形（T 形、L 形和十字形）截面柱-钢梁框架节点的受力性能和破坏机制。创新性地设计和制作了空间框架梁柱节点伪静力加载试验系统，对钢管混凝土异形柱-钢梁空间节点模型进行了加载破坏性试验，比对了平面节点与空间节点的受力性能差异。提出了异形柱截面转换概念，引入了混凝土等效影响系数和钢管等效影响系数，建立了节点域承载力计算公式。利用有限元软件ABAQUS建立精细化数值计算模型，对框架节点进行深入的参数分析和数值计算。基于OpenSees的子结构拟动力试验技术，分析了钢管混凝土异形柱-钢梁框架结构体系受力性能。基于工程应用和试验研究成果，探讨了适用于钢管混凝土异形柱框架结构体系的节点构造型式，提出了与其相适应的计算方法和建议，供工程设计应用时参考。. 研究成果将为钢管混凝土异形柱结构设计提供依据。. 2010年至2012年在研期间，公开发表论文12篇，培养青年教师4人(其中3人晋升为副教授)，培养硕士研究生5人。