钢管混凝土柱节点试验及非线性分析

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发布时间：2021-09-12

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钢管混凝土柱节点试验及非线性分析
李蔚，刘祖华
(同济大学结构工程与防灾研究所，上海200092)
【摘要】针对某地下车站主体结构中应用的钢管混凝土柱一型钢混凝土梁加强环式节点，根据相似原理
对其进行静力试验研究，通过试验了解此节点的承载能力和破坏机理；进而利用ANSYS有限元分析软件对此试件
进行了非线性数值模拟，对试验和理论结果对比研究分析表明，该节点传力路线明确，受力性能良好，满足“强节
点，弱构件”的设计要求。
【关键词】梁柱节点；有限元分析；力学性能
【中图分类号】TU375 【文献标识码】B 【文章编号】1001—6864(2012)03—0024—04
EXPERⅡ ENTAL INVESTIGATIoN AND NoNLD EAR FINITE ELEM ENT ANALYSIS
oN THE BEHAVIoR oF CFST CoLUM【N JIONT
U Wei． LIU Zu—hua
(Research Institute of Structural Engi．and Disaster Reduction of Tongji Univ．，Shanghai 200092，China)
Abstract：In this paper，based on the principle of similitude，joint of SRC Beam—CFST Column with
ring stifeners of the underground station is investigated．Based on monotonic loading experimental inves．
tigation，the failure mechanism and ultimate bearing capacity of SRC Beam-CFST Column Connection are
analyzed，then 3 D nonlinear finite element models were used to analyze the mechanical properties of this
SRC Beam—CFST Column Connection using ANSYS．The analyses of the experimental and theoretical re—
suits show that this type joint performs well work behavior and is reliable to capacity．
Key words：column joint；finite element analysis；mechanics performance
目前随着重载大跨建筑的迅速发展，钢管混凝土
柱或型钢混凝土梁的组合结构在我国高层建设中的
应用也越来越广泛。节点是一种结构体系的重要
组成部分，它对于保证结构的整体性和计算模型的正
确性都有着举足轻重的作用。合理、安全的节点型式
也是推广该组合结构在建设中应用的关键技术之一。
文中主要利用实验室缩尺模型试验和非线性有限元
数值分析相结合的方法对某地下车站采用的钢管混
凝土柱一型钢混凝土梁节点设计荷载作用下的力学
性能以及破坏机理进行了模拟和研究，为节点的设计
和施工提出合理、可行性建议。
1 工程概况
某大型车站主体结构采用现浇劲性钢筋混凝土
框架结构，跨度较大的梁采用型钢混凝土梁，柱均采
用钢管混凝土柱。由于此工程中主体结构属于超大
超深，经简单复核发现在正常工作状态下顶层钢管混
凝土柱节点区域会出现较为明显的内力集中现象，为
了保证结构在正常工作条件下的安全性，研究此节点
力学性能和破坏机理就显得极为重要了。
顶层钢骨横梁与柱节点图见图1。节点各个部分
的弹性模量通过刚度等效获得，容重通过面积等效折
算得到，具体参数见表1、表2。
表l 梁柱结构基本参数
表2 板和钢管结构基本参数
2 试验研究
2．1 试验方案
根据相似原理，试验模型大小采用与实际结构1：
5的模型比例，试件的梁和柱尺寸根据反弯点位置确