圆钢管混凝土柱环梁节点受力性能分析

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发布时间：2021-09-05

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圆钢管混凝土柱环梁节点受力性能分析
轩勇勇，黄丽莉
(1．上海天华建筑设计有限公司。上海200235； 2．宁波职业技术学院。浙江宁波315800)
【摘要】对某实际工程项目中的圆钢管混凝土柱一钢筋混凝土(Rc)环梁节点采取相关图集提供的节点
构造样式进行设计，在通用有限元软件ANSYS中建立节点模型，选择合理的钢、混凝土的本构关系，采用两种模式
加载，对节点的受力性能进行分析研究。数值模拟试验的结果表明，图集建议形式的带有抗剪环的钢管混凝上
柱一Rc环梁节点受力合理，符合使用要求，其性能满足“强节点弱构件”的抗震设计要求。
【关键词】钢管混凝土；RC环梁节点；抗剪环；有限元分析
【中图分类号】TU375 【文献标识码】B 【文章编号】 1001—6864(2013)07—0066一o4
相对普通钢结构柱，钢管混凝土柱具有承载能力
高、抗震及抗火性能更好、施工方便等优点，在高层建
筑工程中已经得到越来越广泛的应用。众所周知，一
般高层建筑的楼盖体系均采用钢筋混凝土梁板体系，
因此在实际工程应用中，钢管混凝土柱～钢筋混凝土
梁的节点连接是一个必须着重解决的问题。当前用
于民用建筑中的钢管混凝土柱与混凝土梁连接节点
的形式主要有：上下环板牛腿式、双梁式、梁端局部加
宽式、对穿暗牛腿式、穿心钢筋暗牛腿式、钢筋混凝土
环梁节点等⋯。这些节点形式各有优越性和不足，都
已有一定的试验研究。
图1为某高层商业建筑中出现的一些钢管混凝土
柱一钢筋混凝土梁的连接节点。图集提供了如下
形式的钢管混凝土柱一钢筋混凝土(RC)环梁节点：钢
管柱节点段以一定间隔贴焊两圈钢条作抗剪环，框架
梁及环梁剪力通过抗剪环传递，框架梁纵向钢筋锚固
在环梁内，RC环梁与钢管紧密箍抱，将框架梁端弯矩
传递给管柱。建造施工方面，钢管柱无穿心构件及内
加劲环(只需外面贴焊抗剪环)，因此内填混凝土的浇
筑不受影响；环梁段施工顺序为先在地面绑扎钢筋
笼，高空吊装就位后浇筑，操作方便，施工效率高。
图集形式的这种节点到底能否达到“强节点弱构
件”的抗震设计要求?为了更深入了解该节点的相关
性能，本文采用通用有限元软件ANSYS对圆钢管混凝
土柱．RC环梁节点的力学性能进行了较为深入的研
究，相关结论可为类似工程实践提供参考和借鉴。

图1 钢管混凝土一环梁节点分布平面图(局部)
1 有限元模型的建立 2．06×10 MPa，钢筋强度值依据试验钢筋实测强度值
1．1 材料本构关系模型取值。钢管材料的相关取值类似。
(1) 钢材料应力-应变关系。钢筋弹模E = (2) 混凝土的单轴应力一应变关系。混凝土弹