钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环搭接节点抗震性能试验研究及有限元分析
钢管柱加强环式节点的有限元分析

的模型如图 2 和图 3 所示。 23 本构关系厦基本假定 . 钢材和核心混凝土都认为是理想的各向同性弹 性材料 钢材密度为 7 0 Nm,弹性模量 E =2 O 8 0 k/ a 5 s .6 X l ̄p ,泊松 比 O a O 3 剪切模量 O 72 ., .72X
15p 。钢材 V nM s 准 则作 为破坏 准 则 】 0b a i o e i s 。 节点 区的核 心混凝 土 的受力 状态十 分复 杂 , 受
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1厚钢 环 2 ~
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田 1 试 件 大 样
维普资讯
走 近 工 程
图 2 模型的各个 组成 部分
图 3 台成的模型
根据试件 实 际 内力 反算 出粱 端设计荷 载 只,加 载 时 分别在 和 15. 级上 作 3 P两 次循 环加 载 以模 拟 重复荷 载作 用 。首先 在 柱顶加轴 力 1 0 k ,然 0N 5 后 分 个 阶 段加 载 : 第一 阶 段 为 梁单 向加 载循 环 ( 南北梁 = 10N 0 k ,东西梁 = 20N 0k ,先东 西梁 后 南北粱 ) :第 二阶段 为 梁双 向 同时加 载循 环 ,南 北梁 为 10N (. P) 5k 15 ,,东 西粱 为 20N ( .P) 6k 13 C; 第 j 阶段为双 向梁 同步逐 级加 载至 破坏 。 载为 东 荷
点板 壳单元 ( ] t ) P a e 。钢管 壁用 矩形平 板单 元组 成 的折 板 结构代 替 原来 的光滑 圆柱 壳结构 , 要单元 只 足够 多就 可 以满 足 计算精 度 。 了把 环板 的有限元 为
钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能研究

钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能研究一、研究背景在地震灾害频繁发生的现代社会,钢筋混凝土结构的抗震性能显得尤为重要。
节点作为结构中的关键部位,其抗震性能直接影响整个结构的安全性能。
因此,对于钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能进行研究具有重要的意义。
二、节点的分类钢筋混凝土梁柱节点根据其结构形式可以分为刚性节点和半刚性节点两种。
1. 刚性节点刚性节点是指节点中的钢筋与混凝土之间不存在可变形剪力连接,因此节点的受力性能主要依靠钢筋的强度和刚度。
刚性节点又可分为板式节点和梁式节点两种。
2. 半刚性节点半刚性节点是指节点中的钢筋与混凝土之间存在可变形剪力连接,因此节点的受力性能主要依靠可变形剪力连接的强度和刚度。
半刚性节点又可分为剪力墙节点和剪力板节点两种。
三、节点的受力机理钢筋混凝土梁柱节点的受力机理是指节点中各部分的受力状态和相互作用关系。
节点的受力机理主要包括剪力、弯矩和轴力等三种受力状态。
其中,剪力是节点受力的主要状态,同时也是节点破坏的主要形式。
四、节点的抗震设计为了提高节点的抗震性能,需要在节点设计中加入抗震设计的理念。
抗震设计主要包括以下几个方面:1. 剪力加强剪力加强是指在节点设计中加强节点的剪力承载能力。
通常采用加强节点钢筋的强度和数量,或者在节点中加入剪力墙等加强措施。
2. 建立可变形剪力连接为了提高节点的变形能力,需要建立可变形剪力连接机制。
可变形剪力连接机制可以通过采用延性钢筋、钢板等材料,或者采用预制装配构件等方式实现。
3. 设计抗震加强带抗震加强带可以在节点中设置,用于增强节点的抗震性能。
抗震加强带通常采用加强钢筋的方式,或者采用加强板等材料。
四、节点的试验研究为了验证节点的抗震性能和抗震设计的有效性,需要进行试验研究。
试验研究主要包括节点的静力试验和动力试验两种。
1. 静力试验静力试验是指通过施加静态荷载,测量节点各部分的变形和应力等参数,来评估节点的抗震性能。
静力试验通常采用大型试验台进行。
钢管混凝土柱_钢筋混凝土梁连接节点抗震性能的机理分析_曲慧

0
25
50
(c) S-3a (n=0.6)
40
水平荷载 P/kN P (kN)
(d) S-3b (n=0.6)
40 20 0
试验 单调 ABAQUS
能,图 3 给出了曲慧(2007)[9]试验的 8 个节点试件 试验曲线与本文计算滞回曲线、骨架线的比较。从 图 3 中可以看出,轴压比 n=0.3、0.6 的计算结果与 试验结果相比,无论是曲线形状、还是刚度和承载 力均吻合较好。 轴压比 n=0.05 的计算结果刚度和承 载力与试验结果吻合较好,但曲线形状相对试验曲 线稍有差异,没有完全体现出钢筋与混凝土之间的
[10] [8] [9] [7] [4] [5] [6] [2] [3]
的有限元分析模型一致,下面仅对模型中的不同之 处进行详细阐述。 1.1 焊接残余应力的简化处理 根据 Uy (1998)[15] 中焊接残余应力的简化模 型,通过*initial condition, type=stress 命令,将焊接 残余应力作为初始应力施加到模型中以模拟方钢 管焊接过程中的残余应力状态。 1.2 往复荷载下的材料特性 往复荷载作用下的钢板及钢筋均采用考虑包 兴格效应的双线性随动强化准则,取强化模量为 。对往复荷载作用下的钢管混凝土柱中的核 0.01Es 心混凝土和钢筋混凝土梁中的普通混凝土,其单调 荷 载 作 用 下的 本 构 模 型分 别 采 用 曲慧 和 王 文 达 (2010)[14]中的相关模型。 采用基于 Lubliner 等(1989)[16]、Lee 和 Fenves (1998)[17]理论提出的 Concrete Plastic Damage 模型 来模拟往复荷载作用下的混凝土,如图 2 所示。从 图 2 中可以看出,模拟往复荷载下混凝土结构,关 键是确定模型中的受拉、受压损伤系数 dt 和 dc、刚 度恢复权系数 w。
钢管混凝土柱—环梁节点抗震性能的试验研究

钢管混凝土柱—环梁节点抗震性能的试验研究作者:刘静来源:《建材发展导向》2014年第03期摘要:当前钢管混凝土柱-环梁节点这种新型的节点正在被人们所大量应用,文章将对他的抗震性能的试验进行详细说明。
即通过有限元法研究该环梁节点处于低周反复载荷作用下发生的变化,分析其破坏形态、节点缝隙变化状态和梁端弯矩转角的滞回曲线。
进而得出试验结论:钢管混凝土柱-环梁节点的混凝土柱与环梁节点相对独立,环梁节点处于破坏形态下一般并不影响其承载力。
关键词:钢管混凝土;节点;钢管混凝土环梁;破坏形态本文介绍的钢管混凝土柱-环梁节点是一种新型环梁结构,其具体可以定义为:基于梁柱相对独立和抗震设计的一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土柱的连接方式。
该节点的设计思想是实现在地震中等水平低周往复作用下实现“强节点、弱构件”的抗震设计理念。
该环梁节点具体由三个部分组成,即钢筋混凝土环梁、钢管内侧柔性抗剪件和钢管外侧抗剪环,与传统的钢管混凝土和钢筋混凝土的节点结构有着较大区别。
由于其更为优越的受力性能,该节点已在高层建筑、桥梁和地下等建筑结构得到广泛应用。
然而虽然针对此类节点已经有过大量静力或动力的试验分析,但其抗震性能依旧有着一定的不确定性,因此对该节点的受力机理和破坏形态进行分析很有意义而且很有必要。
1 试验1.1 模型构建在本试验的模型构建中,各项设定具体为:1.1.1 本文中钢管混凝土柱-环梁节点的框架梁与环梁砼等级、框架梁和环梁主筋和箍筋分别设定为C30、二级钢筋和一级钢筋。
从图2中我们能够看到砼的应力-应变关系,它是由美国著名的学者E.Hogneste建议而产生的一个模型,他主要是利用数学中的抛物线来表示出两者之间的关系。
1.1.2 钢管混凝土柱-环梁节点中的管内核心砼等级设定为C50,其受压状态设定为三向受压状态,并对套箍系数f的影响做出充分分析,同时其本构关系设定为韩林海模型。
1.1.3 钢管混凝土柱-环梁节点中的钢管我们一般选择为Q235钢,钢材应力-应变关系设定是我们理想中的一种弹塑性模型,它是服从Vonmises的屈服准则,即:在有限元分析软件中表现为为双线性随动强化。
基于有限元分析的钢筋混凝土梁抗震性能研究

基于有限元分析的钢筋混凝土梁抗震性能研究钢筋混凝土梁是建筑结构中常见的构件,其承载着楼板和其他建筑元素的重量。
在地震等灾害情况下,钢筋混凝土梁也承受着很大的地震力,因此其抗震性能显得尤为重要。
本文将基于有限元分析方法研究钢筋混凝土梁的抗震性能,并探讨影响其抗震性能的因素。
一、有限元分析方法简介有限元分析方法是一种常用的结构力学分析方法,其基本思想是将连续物体离散化成有限个单元,然后通过单元之间的相互作用,计算整个结构的应力分布情况。
有限元分析方法适用于各种结构的分析,特别是在复杂环境下的结构分析中应用最为广泛。
在本文中,我们将借助有限元分析方法,对钢筋混凝土梁进行抗震性能分析。
二、钢筋混凝土梁的基本结构钢筋混凝土梁是由混凝土和钢筋组成的组合构件,其主要的受力部位包括上弦、下弦和腹板等部分。
其中,上弦和下弦部分通过腹板相互连接,使整个构件具有更高的承载能力。
钢筋混凝土梁的抗震性能受到其结构性能和材料性能的影响。
三、抗震性能分析1. 结构参数的影响钢筋混凝土梁的结构参数包括受力结构形式、截面型式和钢筋配置等。
这些参数对其抗震性能有着不同程度的影响。
通过有限元分析方法,可以探讨这些结构参数对钢筋混凝土梁的抗震性能的影响。
比如,合理的受力结构形式和截面型式对提高抗震性能有着很大的帮助。
2. 材料参数的影响钢筋混凝土梁的材料参数包括混凝土强度、钢筋材质、钢筋直径和长度等。
其中,混凝土强度是影响其抗震性能最为重要的因素。
通过对这些材料参数进行合理的配置和选择,可以提高钢筋混凝土梁的抗震性能。
3. 地震作用下的响应钢筋混凝土梁在地震作用下的响应包括位移、加速度、应力等情况。
有限元分析方法可以模拟出钢筋混凝土梁在地震作用下的响应情况,从而对其抗震性能进行评估和分析。
四、结论通过基于有限元分析的方法对钢筋混凝土梁的抗震性能进行研究,我们可以发现,钢筋混凝土梁的抗震性能与其结构参数和材料参数密切相关。
在钢筋混凝土梁的设计和施工中,应注意合理配置和选择这些参数,以提高其抗震性能。
钢筋混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

钢筋混凝土梁柱节点抗震性能试验研究钢筋混凝土是一种常用的建筑结构材料,它的优点包括强度高、耐久性好、施工方便等。
在地震发生时,建筑物的节点处往往是易受损坏的部位。
因此,对于钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能进行研究是十分重要的。
近年来,国内外许多学者对于钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能进行了试验研究。
这些试验大多采用了类似于地震作用的水平荷载,通过测量节点的变形、裂缝形态和荷载变化等来评估节点的抗震性能。
钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能主要由两个方面决定:一是节点的承载力,即节点在地震作用下所能承受的荷载大小;二是节点的变形能力,即节点在地震作用下所能承受的变形大小。
因此,试验研究通常会对这两个方面进行评估。
节点的承载力主要受到节点纵向钢筋的约束作用和节点混凝土的贡献。
一些试验研究表明,增加节点纵向钢筋的数量和直径可以提高节点的承载力;而增加节点混凝土的强度也会对承载力产生正面影响。
此外,节点的承载力也会受到节点受力面积和构造细节的影响。
节点的变形能力主要受到节点混凝土的性质、纵向钢筋的延性和节点的构造细节等因素的影响。
一些试验研究表明,使用高强度混凝土或者添加纤维等增强混凝土的韧性可以提高节点的变形能力;而采用较大直径、较为密集的纵向钢筋可以增强节点的延性。
另外,适当地设计节点构造细节可以减小节点内应力的集中程度,也能提高节点的变形能力。
总体来说,钢筋混凝土梁柱节点的抗震性能是一个复杂的问题,它受到许多不同因素的影响。
通过试验研究,我们可以更好地理解这些因素对节点性能的影响,并针对不同的建筑用途和地震烈度等因素进行有针对性的节点设计。
这有助于提高建筑物的抗震能力,保障人民的安全。
带加劲肋方钢管混凝土柱抗震性能有限元分析

带加劲肋方钢管混凝土柱抗震性能有限元分析【摘要】基于一340m高的超高层建筑为背景,主要研究其内部方钢管混凝土柱的受力特性。
设计了相应的方钢管混凝土柱模型构件,针对此钢管混凝土柱,在Abaqus有限元软件中选取适当的本构模型、单元类型、界面摩擦系数等,模拟分析了拟静力荷载作用下钢管混凝土柱的滞回曲线及应力云图。
以轴压比、长细比、混凝土抗压强度、钢管壁厚、钢管钢材屈服强度、肋条等为主要变化因素,对方钢管混凝土柱利用有限元模拟方法进行模拟计算,得出不同参数对此钢管混凝土柱受力性能的影响。
【关键词】巨型钢管混凝土柱;抗震性能;非线性有限元分析1 引言高层建筑中,由于建筑物层数多、高度高,为了满足强度、刚度、稳定性,舒适性的要求,导致竖向构件需要承受巨大的竖向荷载,风荷载、以及地震作用引起的水平荷载、倾覆力矩。
钢——混凝土组合结构充分发挥钢和混凝土这两种材料的优势,使结构达到最好的各自性能。
钢管混凝土结构,就是一种介于钢结构和钢筋混凝土结构之间的钢——混凝土组合结构,具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、施工方便等特点。
到目前为止,国内外众多学者对钢管混凝土结构进行了研究并取得了很多研究成果。
Tomii和Sakino0主要进行钢管混凝土柱受恒定轴压作用和往复荷载作用下滞回性能进行研究,主要考虑轴压比和截面宽厚比对构件的影响以及反复荷载作用下钢管和混凝土之间的粘结强度的变化规律。
Kang和Moon0对36个方钢管混凝土构件恒压下进行单调水平加载和往复加载进行了试验研究。
国内学者对钢管混凝土力学性能和设计方法开展了深入的研究工作,吕西林、余勇0进行了12根方钢管混凝土压弯构件在往复荷载作用下的滞回试验,主要考察了截面宽厚比、轴压比和混凝土强度三个参数。
韩林海0进行10根圆钢管高性能混凝土和8根方钢管高性能混凝土压弯构件的滞回性能试验研究,分析了轴压比、钢材强度、混凝土强度对钢管高性能混凝土荷载-位移滞回关系曲线、承载力和耗能等的影响,考察了荷载——位移滞回曲线抗弯刚度退化的情况,并初步探讨了钢管高性能混凝土构件的承载力的计算方法。
钢管混凝土柱-钢梁穿心节点力学性能有限元分析.

alSO will be carries on mechanics analysis from the foundation information,
According to the stress analysis,this pitch point about the steet girder wingspan and steel pipe wall have a common boundary,needs wingspan to widen or to increase the fall plate,slows down the stress concentration;(雪The 10ad-defiection curve promulgated has put on half rigid characteristic which the heart pitch point presented, needed to give jn the frame analysis to consider.The flexibility analysis of the end of the girder also illuminate the heart pitch point is bigger according to the rigidity consideration and the actual structure diffcrence;⑨Throu曲carries on the
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理来看 , 该 节 点 传 力 路 径 明 确 可 靠, 方 案 可 行, 但 在施工过程 中 , 大量的现场焊接将产生较高的施 工费用 , 且位于梁下部的钢筋焊接属于仰焊 , 施工 , 。 操作难度 大 质 量 不 易 控 制 本 文 针 对 梁 柱 节 点 连接的具体 问 题 , 采用拟静力试验来验证这种新 型节点的抗震性能 ; 通过增大牛腿长度 , 将钢筋搭 接在外加强 环 的 外 伸 牛 腿 上 , 分析节点现场无焊 接施工的可能性 。
0
前言
钢管混凝土结构的优势是可以充分发挥钢材和 混凝土的优点, 但钢管混凝土梁柱节点的研究并不 完善, 节点在实际应用中存在构造复杂、 施工难度 高、 削弱了梁柱原有刚度、 造价高等问题, 因此钢管 混凝土 柱 与 混 凝 土 梁 的 连 接 研 究 是 一 个 长 期 的 课题。 东莞某 37 层商业中心采用 钢 管 混 凝 土 柱 混 凝土梁外加强环与外加强环上的外伸牛腿形成的 新型钢管混凝土节点 , 其外伸 H 型钢牛腿包在混 凝土梁内 , 梁 的 主 筋 焊 接 在 加 强 环 上。 从 力 学 原
( 1 Southwest Municipal Engineering Design & Research Institute of China,Chengdu 610081 ,China; 2 Harbin Institute of Technology Shenzhen Graduate School,Shenzhen 518055 ,China) Abstract: Based on a 37floor business center in Dongguan,a quasistatic seismic performance experimental research was carried out on lap connections between concretefilled steel tube columnconcrete beam with external ring. Four groups of eight test models with 1∶ 5 scale ratio were made according to the actual engineering design and connections adopt seamless steel tube column ( strength of Q345 and diameter of 219 ) concrete beam. Specimens of group 1 and 2 were welded on the overhanging corbel of external ring in the form of rigid connection to analyze seismic performance of the connection under different axial compression ratios. Specimens of group 3 and 4 were lapped on the overhanging corbel ( different lengths) of external ring in the form of rigid connection to analyze seismic performance of the connection under different lengths of overhanging corbel. Considering seismic Pquasistatic test was carried out in the loading way at the end Δ effect, of the column. Hysteresis curve and the damage situation were obtained. The ductility factor, equivalent viscous coefficient ,seismic indexes such as strength and stiffness degradation, and failure mechanism were analyzed. Cycle loading simulation was carried out on connections using ABAQUS finite element software to get skeleton curves that are in good agreement with test results,providing a reference basis for practical projects. Keywords: concretefilled steel tube connection; quasistatic test; seismic performance; skeleton curves; ABAQUS software; finite element simulation
+ 中图分类号: TU398 . 9
文献标识码: A
848X( 2014 ) 04000906 文章编号: 1002-
Experimental research and finite element analysis on seismic performance of lap connections between concretefilled steel tube columnconcrete beam with external ring Zhang Shichun1,2 ,Zhao Yuanqing1 ,Zha Xiaoxiong2 ,Lu Wei1
MPa; f ck 式中: f cu, k 为混凝土立方体抗压强度标准值 ,
图1 试件立面图及平面图
MPa; α c1 为棱柱强度 为混凝土轴心抗压强度标准值, 与立方强度之比值, 对 C50 及以下混凝土取 α c1 = 0. 76 , 对 C80 混凝土取 α c1 = 0. 82 , 中间按线性规律 变化; α c2 为 C40 以上混凝土考虑脆性折减系数, 对 C40 取 α c2 = 1. 0 , 对 C80 取 α c2 = 0. 87 , 中间按线性 规律变化。 另外按照相关规定对钢管、 钢筋进行材性试验, J2 类节点的材性 材性试验结果见表 2 ~ 4 , 其中 J1 , 1] , [ 2] 。 数据见文献[
钢管混凝土节点试验试件尺寸
节点类型 焊接节点 搭接节点 节点编号 J1A / J1B J2A / J2B J3A / J3B J4A / J4B 牛腿外伸 长度 / mm 40 40 120 240 外加强环 宽度 / mm 50 50 50 50 滞回时节点轴 压力 N0 / kN 800 1 200 1 200 1 200
第 44 卷 第 4 期 2014 年 2 月下
建 筑 结 构 Building Structure
Vol. 44 No. 4 Feb. 2014
钢管混凝土柱 -混凝土梁外加强环搭接节点 抗震性能试验研究及有限元分析
1, 2 1 2 1 张世春 , 赵远清 , 査晓雄 , 卢 伟
( 1 中国市政工程西南设计研究总院 ,成都 610081 ; 2 哈尔滨工业大学深圳研究生院,深圳 51805计 工程原节点试件尺寸、 试验设计理念及设计条 1]~ [ 3] 。试验节点尺寸、 件见文献[ 立面图及平面 图见表 1 及图 1 。
图 2 J3 类节点钢筋与牛腿照片 图 3 J4 类节点钢筋与牛腿照片
1. 2 材性试验 因工期要求, 在混凝土内添加早强剂。 本试验 为每个试件的梁、 柱分别制作 3 个 100 × 100 × 100 立方体试件, 为消除因在混凝土中加入早强剂导致 混凝土试验强度不一致的影响, 每个节点进行试验 的同时, 对 3 个混凝土试块进行立方体抗压试验 。 《普通混凝土力学性能试验方法标准 》 ( GB / T 按照 50081 —2002 ) [4] 规定, 将混凝土立方体抗压强度按 下式换算为标准抗压强度: f ck = 0. 88 α c1 α c2 f cu, k ( 1)
梁混凝土试块强度测试值 / MPa
节点 编号 J3A J3B J4A J4B B1 39. 1 39. 0 42. 9 46. 1 B2 39. 7 39. 8 42. 2 45. 5 B3 38. 9 39. 0 41. 0 45. 1 平均值 39. 2 39. 3 42. 0 45. 6
节点试验试件主要材料及尺寸如下: 外环板宽 50mm, J1 , J2 类节点的外伸牛腿长度为 40mm, J3 , J4 240mm, 类节点的分别为 120 , 环板和牛腿上下翼缘 采用同种材料, 厚度均为 4. 8mm; 在上下环板之间 每隔 45° 设 置 一 块 腹 板, 腹 板 厚 度 为 3mm; 柱 为 219 无缝钢 管 混 凝 土 柱, 钢 管 壁 厚 为 6mm, 内填 C60 高强混凝土; 混凝土梁采用 C30 混凝土, 上下各 配置3 12 , 单 侧 配 筋 率 为 1. 51% , 箍 筋 为 3 @ 100 ; 根据牛腿 40 , 120 , 240mm 的长度在其上分别设 3, 5 道箍筋, 置 1, 并在牛腿边缘处, 沿梁支座方向设 置 3 道加密箍筋, 间距为 50mm; 梁截面尺寸为 100 × 220 。由于试验时间限制, 梁、 柱混凝土在浇筑时 添加了早强剂。试验中节点的搭接钢筋与外伸牛腿 无焊接, 牛腿较短的 J3 类节点因钢筋锚固长度不 足, 在混凝土梁主筋处设置了两侧贴焊和一侧贴焊 锚筋, 然后用箍筋将主筋固定在外伸牛腿上; J4 类 节点则直接用箍筋将梁主筋固定在其外伸牛腿上 。 3。 节点的试验照片见图 2 ,
Email: zhangshichun3 硕士, 一级注册结构工程师, 作者简介: 张世春, @ 163. com。