摘要
双钢板混凝土结构（SC结构）作为钢-混凝土组合结构的典型代表，主要是由双层钢板、内部混凝土和连接件组成的。在工作中SC结构充分发挥了钢板和混凝土的优势，为建筑安全提供了强有力的保障。工程结构在服役期间可能会遭到意外冲击荷载的作用，为了降低冲击荷载对SC结构的损伤，提高SC结构在冲击作用下的变形耗能能力，本文提出了一种新型的连接件形式——起波钢筋连接件（KR连接件），运用KR连接件良好的变形性能来提高SC结构的在冲击荷载作用下的耗能能力。为了充分了解KR连接件的力学性能及其在SC结构中的所发挥的重要作用，本文将针对其静力性能开展研究，借助ABAQUS有限元软件建立相应的有限元模型，通过数值模拟、参数分析及理论推导揭示KR连接件的拉伸性能及其对SC板静力性能的影响，为之后开展KR-SC板的抗冲击性能研究奠定一定的基础。本文的主要内容包括以下几个方面： (1)运用ABAQUS有限元软件，设计建立了21个在混凝土包围下KR连接件的单元体拉伸模型，考虑了KR连接件的起波角度、起波长度和直径对其拉伸性能的影响。模拟结果表明，增大KR连接件的起波角度和起波长度，都使得试件拥有更大的位移储备，从而提高其拉伸性能。增大连接件的直径，使得试件在拉伸过程中最大拉力、极限位移都随之增大，从而提高了试件整体的拉伸耗能能力。 (2)建立了24个四边简支KR-SC板的静力加载模型，分析了KR连接件的起波角度、直径和布置间距对KR-SC板静力性能的影响。结果表明：KR-SC板的破坏分为弹性段、弹塑性段、强化段和失效段四个阶段。在SC结构中布置KR连接件时应合理考虑其起波角度、布置间距和直径，使连接件的性能完全发挥。当连接件性能完全发挥时，起波角度为45°时，KR-SC板静力性能最优，30°次之，60°最差。同时，连接件直径越大，间距越密，KR-SC板的耗能效果越好。 (3)根据KR-SC板破坏时的不同表现，结合前人开展的SC板的试验研究及模拟，将SC结构的变形模式分为弯曲变形模式和冲切变形模式。对其不同变形模式做出相应的描述，根据其变形特点提出相应模式的抗力函数模型，并针对模型的关键节点推导抗力及刚度的计算式，计算结果与有限元模拟结果符合较好，验证了该抗力函数模型的准确性。
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