盲眼螺栓连接方钢管混凝土柱-H形梁节点抗倒塌性能研究

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1、学校代号10532学号S1501W0054分类号TU392.1密级公开工程硕士学位论文盲眼螺栓连接方钢管混凝土柱-H形梁节点抗倒塌性能研究学位申请人姓名晏允晟培养单位湖南大学土木工程学院导师姓名及职称郭玉荣教授谭丁高工学科专业建筑与土木工程研究方向钢结构论文提交日期2018年05月23日学校代号：10532学号：S1501W0054密级：公开湖南大学工程硕士学位论文盲眼螺栓连接方钢管混凝土柱-H形梁节点抗倒塌性能研究学位申请人姓名：晏允晟导师姓名及职称：郭玉荣教授谭丁高工培养单位：湖南大学土木工程学院专业名称：建筑与土木工程论文提交日期

2、：2018年5月23日论文答辩日期：2018年5月26日答辩委员会主席：汪梦甫教授ResponseofBlind-boltedAngleConnectionswithConcretefilledSteelTubularColumnagainstProgressiveCollapseByYANYunshengB.E.(WuhanUniversityofScienceandTechnology)2014AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMa

3、sterofEngineeringinStructuralEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorGUOYurongSeniorEngineerTANDingApril,2018盲眼螺栓连接方钢管混凝土柱-H形梁节点抗倒塌性能研究摘要在偶然荷载作用下，建筑结构出现初始构件破坏，一旦引起相连构件破坏可能导致比初始构件破坏更严重的结构倒塌。当节点下方竖向构件失效时，如果节点和梁能够形成有效的“悬索机构”则可以改变原始传力路径，将节点上方竖向荷载传递到

4、左右两侧梁构件，依靠梁构件中轴力的竖向分力抵抗节点上方竖向荷载。即结构抗连续性倒塌性能取决于节点和梁构件的有效拉结。闭口截面构件因具有高强度-重量比、高抗弯模量、外表美观等优势，逐渐得到广泛应用。传统的普通螺栓连接不能在闭口截面构件中使用，焊接连接具有工作量大、不易施工等缺点。这些因素一直制约闭口截面的推广。在建筑结构领域逐渐得到关注的盲眼螺栓，具有单边拧紧的特点，特别适合闭口截面构件的连接，且盲眼螺栓还具有施工快捷和受力性能良好等优点。在不同的节点形式中，提高节点和梁构件有效拉结的方式不同，对于盲眼螺栓连接的闭口截面构件可以考虑混凝土

5、对盲眼螺栓的锚固，甚至在盲眼螺栓尾部添加弯钩增强节点有效拉结。本文针对盲眼螺栓连接的方钢管混凝土柱-H型钢梁角钢节点进行研究，通过试验测试与有限元数值模拟的方法对此类节点的抗连续性倒塌性能及其影响因素进行分析。主要研究内容如下：（1）对4个盲眼螺栓连接的方钢管混凝土柱-H形梁角钢节点试件进行静力连续倒塌试验。研究顶底角钢厚度、盲眼螺栓尾部锚固、腹板角钢对节点的破坏形态、荷载位移发展和梁上两个关键截面应变发展的影响。（2）对试验数据处理，得到盲眼螺栓角钢节点在连续性倒塌工况下的内力发展情况和抗力机制，并作出参数分析。试验结果表明合适的角钢

6、厚度以及添加腹板角钢有助于提高节点承载能力和转动能力。其中，添加腹板角钢的节点承载能力有显著提高，受力机制相比无腹板角钢节点有较大改善。（3）采用有限元软件ABAQUS对节点试件建立1/4对称模型，设置合理的边界条件和试验材性数据，获取荷载位移曲线，梁关键截面内力发展，与试验结果拟合验证模型的正确性和有效性，采用验证后有限元模型，观察梁内力云图，进一步阐释螺栓连接角钢节点的内力发展和抗力机制发展。（4）基于试验与分析结果，总结盲眼螺栓连接方钢管混凝土柱-H形梁角钢节点的内力发展和倒塌机制，分析盲眼螺栓连接角钢节点的改进方法和下一步研究的

7、建议。关键词：新型盲眼螺栓；角钢节点；连续倒塌；悬链线效应；有限元模拟II工程硕士学位论文AbstractWhenthebuildingstructureissubjectedtoaccidentalextremeloads,initialfailureofcomponentoccurred,whichmayleadtoseriousdisproportionatecollapseofthewholestructure.Whentheverticalload-bearingmemberinthestructureisseriouslyd

8、amagedorfailed,itisoftenassumedthatthe"catenaryaction"composedofthejointandbeamistotakeontheverticalloa