钢管混凝土柱-环梁节点受力分析

资料大小：330KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-12

资料介绍

钢管混凝土柱一环梁节点受力分析
杨维国，赵雅，陈丹，刘武华
(北京交通大学土木建筑工程学院．北京100044 J
【摘要】为了了解钢管混凝土柱一钢筋混凝土环梁节点的受力性能，使用通用有限元软件对此种节点进
行了静载和低周反复荷载作用下的非线性有限元分析。分析结果给出了节点裂缝发展情况、破坏形态、梁端弯矩
转角滞回曲线。结果表明：钢管混凝土柱一钢筋混凝土环梁节点能够实现“强连接、弱构件”的抗震设计概念。基
于分析结果对此节点设计提出以框架梁轴线为中心±25。环梁范围内箍筋加密的建议。
【关键词】钢管混凝土柱；钢筋混凝土环梁；有限元；破坏形态
【中图分类号】TU375 【文献标识码】B 【文章编号】1001—6864(2010)11—0040—04
M ECHANICAL BEHAVIoR oF CoNCRETE FⅡ LED STEEL CoLUM N
RC-R G BEAM JoINT
YANG Wei·guo， ZHAO Ya， CHEN Dan， LIU Wu—hua
(School of Civil Engineering&Architecture，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China)
Abstract：In order to know the behavioi‘of the concrete filled steel tube coluroll—RC—ring beam
joint，we analyzed the joint under static loading and low—cycle reversal loading by the finite element soft—
ware．The simulative results include the crack propagation，failure patterns as well as the moment—rotation
hysteresis loops．Th e test results reveal that it is obvious that the seismic design concepts of the strong
connect—weak element has been achieved．Based on the research conclusion in the paper，the suggestion
that intensifying stirrup of RC—ring plus or minus 20 degrees of flame beam axis was proposed．Th e re—
search may be referred by corelative practical engineering．
Key words：concrete filled steel tube column；RC—ring beam joint；FEM ；failure pattern
钢管混凝土柱具有理想的受力性能和良好的经济效
益，已越来越多地用于高层建筑、桥梁和地下等结构中。我
国1992颁发的CECS 28：9o(钢管混凝土结构设计与施工规
程》⋯ ，对钢管混凝土柱的承载力提出了较完整的计算公
式，并对施工工艺、节点构造等方面作了一些规定，但对钢
管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点的研究还不够深
入。由于我国大多数建筑采用钢筋混凝土梁板结构，因此
钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点是推广钢管混凝
土柱应用的关键。1999年方小丹和李少云提出了钢筋混凝
土环梁节点 J。自1997年这种节点被应用于云南邦克大
厦(36层，8度抗震设防)后，陆续在广州中华广场和广东省
电信枢纽综合楼等2O多座高层建筑中成功应用，取得了良
好的经济技术效益。研究者和工程界也已经对此类节点进
行了大量的静力或动力试验研究，但目前这种节点受力机
理尚不十分明确，在应用中仍有许多问题有待解决。并且
钢管混凝土柱所应用的结构形式成本高，一旦破坏，损失惨
重。所以非常有必要用合理的有限元模型模拟环梁节点，
对其受力全过程进行较为深入地研究。本文拟对此种节点
进行静载及低周往复荷载作用下的非线性有限元分析，分
析节点的破坏形态和耗能能力。
1 有限元模型的建立
1．1 计算模型
钢管混凝土柱一钢筋混凝土环梁节点的有限元计算原
型取文献中的C组c3节点。节点几何尺寸配筋见图1。
钢管采用Q235钢，管内核心混凝土等级为C50，框架梁和环
梁混凝土等级为C30，框架梁和环梁主筋采用二级钢筋，箍
筋采用一级钢筋。
1．2 材料应力应变关系
钢管混凝土柱核心混凝土处于三向受压状态，应充分
考虑套箍系数的影响，其本构关系采用韩林海模型 j。
环梁及框架梁混凝土采用普通混凝土本构模型，混凝土受
压应力一应变曲线考虑美国学者E．Hogneste建议的模
型 ]．该模型上升段为二次抛物线，下降段为斜直线。采用
多线性等向强化曲线(MISO)将此两种模型应用于有限元程
序中来描述混凝土的应力应变关系，如图2所示。
钢材应力应变关系采用理想弹塑性模型，在有限元分
析中为双线性随动强化(BKIN)，服从Von Mises屈服准则。
1．3 单元类型