型钢混凝土异形柱框架角节点抗扭承载力有限元分析

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发布时间：2021-09-03

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型钢混凝土异形柱框架角节点抗扭承载力
有限元分析
武启明，李军华，王子英
(天津住宅科学研究院有限公司，天津3ooo6o)
摘要：型钢混凝土异形柱结构是指在钢筋混凝土异形柱截面中配置型钢的结构。它结合了钢筋混凝土异形柱结
构和型钢混凝土结构的优点，具有广阔的应用前景。本文利用ABAQUS软件对型钢混凝土异形柱框架角节点在纯
扭荷载作用下的情况进行了有限元模拟分析。分析结果表明，型钢对于节点的抗扭承载力的提高作用明显。根据
叠加方法并通过引入考虑组合作用的节点抗扭承载力影响系数对型钢混凝土异形柱框架角节点建立了抗扭承载
力计算公式。
关键词：型钢混凝土；异形柱；节点；抗扭承载力；有限元分析
中国分类号：TU323．1 文献标志码：A 文章编号：1008—1933(2013)03—019—04
Fillite element analysis on torsion capacity of steel reinforced
concrete special—shaped column corner joint
WU Qiming，LI Junhua，WANG Ziying
(Tianjin Scientific Academy of Residential Buildings，Tianjin 300060，China)
Abstract：The steel reinforced concrete special·-shaped column structure is the structure that steel layout in the crOSS--section of
reinforced concrete special-shaped column structure．It combines advantages of the reinforced concrete special—shaped column structure
and the steel reinforced concrete structure．The steel reinforced concrete special-shaped beam-column comer joints under torsion were
analyzed by using the software ABAQUS．It is shown that the results analyzed are consistent with actual situation．The steel enhance the
torsion capacity of joints dramatically．The torsion capacity formulas of steel reinforced concrete special-shaped beam -column comer
joint were presented by followed and introduced the coeficient of torsion．
Key words：stel reinforced concrete；special—shaped column ；joint；torsion capacity；finite element analysis
0 引言
异形柱框架结构是根据建筑设计对建筑功能及
建筑布置的要求，在结构不同部位采取不同形状截
面的异形柱(L形、T形和十字形)，柱肢厚度与框架
填充墙协调一致，以避免框架柱在屋角凸出而影响
建筑使用功能。型钢混凝土异形柱结构就是在钢筋
混凝土异形柱结构中配置型钢而形成的结构。由于
配钢率提高，与钢筋混凝土异形柱框架结构相比，型
钢混凝土异形柱结构具有承载能力高、抗震性能好
等优点，具有广阔的应用前景。
对于异形柱框架结构来说，如果整个结构的质
量中心和刚度中心不重合，结构在水平荷载作用下
收稿日期：2011．10-20
作者简介：武启明(1985一)，男，河北深州人，助理工程师，硕士研究
生，研究方向：组合结构。
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50978217)
E —mail：wuqiming666@ 163．tom
就会绕结构的刚度中心产生整体的扭转。这种整体
的扭转会在结构的柱中产生扭矩，而且对于离刚度
中心较远的角柱较为不利。即使整个异形柱结构的
质量中心与刚度中心重合，对于结构中的每一个角
柱来说，水平荷载合力作用点如果不经过柱截面的
剪心，角柱同样会绕柱截面形心扭转。综上所述，在
异形柱结构中与角柱相连的角节点也会受到扭矩作
用。节点是连接梁柱的关键部位，必须对节点的受
力机理和承载能力进行深入研究，从而保证节点能
有效传递内力。目前，国内外对于型钢混凝土矩形
构件的抗扭承载力研究较多¨引，对于型钢混凝土异
形构件的抗扭承载力研究较少。本文利用ABAQUS
软件对型钢混凝土异形柱框架角节点的抗扭承载力
进行模拟分析。
1 模型试件设计
忽略与节点相交的梁的有利作用，即取节点核
心区梁高范围内的柱段为研究对象，设计了如图1