隔板贯通式圆钢管混凝土柱-翼缘削弱钢梁连接节点的参数分析

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发布时间：2021-09-15

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隔板贯通式圆钢管混凝土柱一翼缘削弱钢梁
连接节点的参数分析
李成玉，李睿
(武汉科技大学城市建设学院，湖北武汉430070)
摘要：采用有限元软件ANSYS对隔板贯通式圆钢管混凝土柱一翼缘削弱钢梁连接节点的参数进行分析。在
参照SAC推荐标准的基础上，验证隔板贯通式节点狗骨处参数的取值范围，并细化。结果表明：狗骨处的三个
参数——削弱深度c、削弱端至焊缝的距离n和削弱长度b对节点的极限承载力的影响依次降低。当。=(0．5
～ 0．65)6r；b=(0．65～0．85)d6；c=(0．20～0．25)6 时，该节点的性能最优。
关键词：钢管混凝土；翼缘削弱；隔板贯通；有限元分析
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：2095-0985(2011)03-0143-04
1994年Northridge地震以后，人们开始使用
翼缘削弱式钢梁，它是将梁的上下翼缘在距柱子
表面一定长度处进行削弱处理，然后与柱连接形
成一种预先具有缺陷的节点。这种设计是为了将
塑性铰从柱子表面移开，从而防止焊缝被过高的
应力应变所破坏⋯ 。目前包括FEMA、SAC等已
定出了狗骨处的参数范围，但这些主要应用于梁
柱直接焊接的节点形式，对于隔板式的节点并没
有相关的文献对狗骨处的参数进行研究。因此，
本文采用有限元软件Ansys对隔板贯通式圆钢管
混凝土柱一翼缘削弱钢梁连接节点(图1)的狗骨
处参数进行分析。
图1 钢管混凝土结构梁柱节点翼缘削弱设计
1 有限元分析模型
1．1 试件选取
为了找出狗骨处参数的设计范围，参照SAC
的推荐标准建立12个足尺寸的模型(表1)。钢
框架高3．8 m，宽6．0 m，梁为H型钢，截面为450
mm x 150 ITlm×8 mlYl x 12 mm；柱直径为350 mnl，
钢管壁厚8 mm。
表1 节点模型参数表
1．2 单元的选择与划分
经过多次尝试发现Solid单元能有效地模拟
钢管、混凝土及边界条件。块体Solid45单元(8
节点)用来模拟钢梁和钢柱，此单元通常用于模
拟固体结构，且可在计算时使用时间控制及变量
积分运算。混凝土习惯用Solid65单元，此单元能
模拟裂缝及压碎状况。为了既节约计算时间又保
证精确，尝试过很多划分，最终发现当高：宽：长
= 1：2：2时最优。划分情况如图2。
1．3 边界条件及加载方式
．试件的约束条件为：柱顶施加、Y两个方向
的约束，在柱脚施加、Y、三个方向的约束。由
于对称，节点的1／4被模拟(图3)。对称面1所