受到试验条件的限制,目前针对钢管混凝土节点性能的研究多针对平面节点 ,对于钢管混凝土空 间节点的研究鲜有报道。本文采用有限元软件 LS—DYNA研究了按照强柱弱梁原则设计的加强环式空间节点的 力学性能,比较了单向加载和双向加载下节点承载能力和滞回性能的差别,通过对比发现两种加载方式对节点单 调加载下的屈服位移、极限荷载等影响有限,但是在往复荷载作用下双向加载的节点耗能性能、延性等均弱于单 向加载的节点 ,节点的刚度退化更加明显。 【关键词】 钢管混凝土梁柱节点;双向荷载;粘结滑移;滞回性能;LS—DYNA 【中图分类号】 TU528.59 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2013)02—0054—03 0 引言节点是框架 结构设 计 中的关键 部位 ,钢 管混凝 土 框架节点的形式 主要有 :外加 强环式 、内隔板式 、全 焊 接连接 、栓焊混合 连接 以及锚 定式连接 等 。目前 国 内外学者对 钢 管混凝 土 梁柱 节点性 能做 了大 量 的理 论和试验研究 。Kato等 通 过试验 与理 论分 析 的方 法给出了外加 强环 式钢 管混 凝土节 点 的屈服 强度 以 及极限强度。此外,通过对采用此节点形式的框架试 件模式进行 了地震荷载 试验 ,验证 了提 出的强度计 算 方法的正确有效性。张大旭和张素梅 对两组钢管 混凝土梁柱节点试件进 行 了梁端往复加 载试验 ,试验 结果证明钢管 混凝 土梁 柱节 点具 有较 高的抗 剪 承载 力和 良好 的抗 震能 力。 由于梁端 约束装 置等 试验 条 件 的限制 ,目前 国内外学 者针对钢管混凝 土框架 节点 的研究大多选择平面节点作为研究对象,针对空间节 点 的研究 较少 。然而 实际 节点始 终处 于空 间 受力 状态下,将两个方向的梁端内力传递给框架柱,其实 际受力状态较平 面节点更加复 杂 ,因此研究双 向荷载 作用下节点受力状态 和变形情况是十分有必要 的。 本文 借助有 限元 软件 LS—DYNA对工程 中广泛 使用的加强环 式钢 管混凝 土 梁柱节 点进行 了三维 实 体建模 ,研究了同一 空间节点在 采用平 面加 载和空 间 加载方式 时受力机理 、滞 回关 系 的不 同。分析时考 虑 钢管与核心混凝土之间粘结滑移作用 。 1 材料本构与粘结滑移模型 1.1 本构模型 本文中钢材 选用 服从 VON—MISES屈服 准则 的 双线性随动强化本构模 型 ,材料 的强化模 量取为 弹性 模量的 0.01倍 ,失效应变取为 0.6。 混凝 土采用 LS—DYNA中的 16号材料模 型 MAT— PSEUDO— TENS模 型模 拟。与 LS—DYNA中的其 它模 型相 比,该模型在参数 的确定方 面作 了简 化。在 缺乏 混凝 土详 细试验参 数 的情况 下 ,使用 MAT—PSEUDO— TENSOR模型不失为一种很好的选 择。 o● 00● OO ● oo● O0 ●O O● 0o● 00 ●o 0● 0o● 00 ● oO● Oo◆ o0● O0 ● 0o● oO● oo● o0 ● OO● 00● oO ● oo● oO● o0● oO ●0 0● 0o● oo● 0O◆ 0 0● OO● OO◆ 0 O● o0● oo ●O0 ◆o O● 00● OO ●O O● 0O● 0O ●oo ●O O● 00● O [6] 罗尧 治 ,张楠 .K型搭接节点承载力性能分析及建 议公 式[J]. 钢结构 ,2004,(3):23—26. [7] 张君 ,武秀丽 ,白桂南 .空间 XK型圆钢 管相贯 节点极限承载 力非线性有 限元分析 [J].钢结构 ,2005,20(4):18—21. [8] 舒兴平 ,朱邵宁 ,朱正 荣 .K型 圆钢 管搭接节 点极 限承 载力研 究[J].建筑结构学报,2004,25(5):7l一76. [9] 吴卫华 .K型钢管搭接节点极限承载力的非线性分析[D].西 安 :西安建筑科技大学 ,2005. [1O]陈誉 ,彭兴黔 ,赵宪忠 .圆钢管搭接节点延性分析 [J].兰 州理 工大学学报 ,2007,33(4):122—125. [11]杨 国贤 ,陈廷 国.受拉 T型管节点静承载力分析 的实用计算法 [J].大连工学院学报 ,1987,26(2):101—106. [12]白林佳 .圆钢管 N型相贯节点滞回性能研究[D].天津:天津 大学 ,2007. [13]PACKERJA,HENDERSONJE,曹俊杰 .空心管结构 连接设计指 南[M].北京 :科学 出版杜 ,1997. 【14] 王伟 ,陈以一 ,赵宪忠 .钢管节 点性能化设计 的研 究现状与 关 键问题 [J].土木工程学报 ,2007,4o(11):1—8. [15]陈誉 。赵宪忠 ,陈以一 .平面 K型圆钢管搭接节点有 限元 参数 分析与极限承载力计算公式[J].建筑结构学报 ,2006,27(4): 30—37. [16]陈以一 ,陈扬骥 .钢 管结构相贯 节点的研究现状 [J].建 筑结 构 ,2002,32(7):52—55. [17]舒兴平 ,郑伯兴 .KT型相贯节 点极 限承载力 非线性有 限元分 析[J].湖南大学学报(自然科学版),2006,33(6)23—26. [18]陈以一 ,陈扬骥 ,詹 琛 ,等 .圆钢管空 间相贯节 点的 实验研 究 [J].土木工程学报 ,2003,36(8):24—3O.
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