空间网架结构钢管混凝土柱节点力学性能足尺试验及分析
高强混凝土柱抗震性能的足尺试验研究及理论分析
第32卷第5期2002年9月 东南大学学报(自然科学版)JOURNA L OF S OUTHE AST UNIVERSITY (Natural Science Edition )V ol 132N o 15Sept.2002高强混凝土柱抗震性能的足尺试验研究及理论分析肖 岩1,2 伍云天2 尚守平2 Henry W.Y un 1 A.Esmaeily3(1美国南加州大学土木系,洛杉矶C A 90089-2531)(2湖南大学土木工程学院,长沙410082)(3美国堪萨斯州立大学土木系,曼哈顿K S 665067)摘要:利用一套简单可靠的加载装置,对6根510mm ×510mm 的高强混凝土柱足尺试件进行了固定轴力下的水平往复加载试验.试验参数为塑性铰区的箍筋间隔、强度及轴压比等.将试验结果与理论计算结果进行了对比.研究表明高强混凝土柱的抗震延性受轴压比及配箍率影响较大,而现行的美国混凝土设计规范ACI318—99抗震规范的箍筋设计公式对轴压比的影响考虑不足.本文根据试验提出了一个以柱端相对位移或延性为性能指标的配箍设计公式.关键词:高强混凝土柱;足尺试验;箍筋;轴压比;延性;抗震设计中图分类号:T U375.3 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2002)0520746204Experimental and analytical studies on full 2scalehigh 2strength concrete columnsX iao Y an 1,2 Wu Y untian 2 Shang Shouping 2 Henry W.Y un 1 A.Esmaeily3(1Department Civil Engineering ,University of S outhern California ,Los Angeles CA 9008922531,US A )(2C ollege of Civil Engineering ,Hunan University ,Changsha 410082,China )(3Department of Civil Engineering ,K ansas S tate University ,M anhattan ,K S 66506,US A )Abstract : Utilizing a set of sim ple and reliable loading system ,six 510mm ×510mm full 2scale high 2strength concrete columns with com pressive strength of m ore than 63MPa were tested under cyclic lateral force and a constant axial load.The main experimental parameters were the axial load level and the trans 2verse reinforcement detail.The experimental results were com pared with the analytical results.It is shown that the seismic ductility of high 2strength concrete columns is significantly influenced by the axial load ratio and the am ount of transverse reinforcement.An equation for transverse reinforcement design is suggested based on performance demands.K ey w ords : high 2strength concrete column ;full 2scale experiment ;transverse rein forcement ;axial loadratio ;ductility ;seismic design 收稿日期:2002205210. 基金项目:美国国家科学基金会、洛杉矶建筑施工业者协会及湖南大学长江学者启动基金共同资助项目. 作者简介:肖 岩(1961—),男,博士,湖南大学长江学者特聘教授,yanxiao @. 基于性能的抗震设计方法要求建立设计参数与结构或结构构件的预期抗震性能的定量关系.在此设计思想的指导下可以发现一些设计规范的不足之处.以结构柱抗震设计为例,根据美国混凝土设计规范ACI318—99[1]中的抗震设计公式,柱的塑性铰区箍筋的用量由下式确定:A sh ≥013sh c f ′cf yhA g A ch-1(1a )或A sh ≥0109sh cf ′cf yh(1b )式中,s 为箍筋间距;A sh 为间隔s 内总的箍筋横截面积;h c 为柱横截面外围箍筋内核心面积的高度;f ′c 为混凝土轴心抗压强度设计值;f yh 为箍筋屈服强度设计值;A g 为柱截面总面积.该式为基于性能的箍筋设计方法.但没有给出所设箍筋量与柱所应具有的延性之间的直接对应,且没有直接考虑柱所承受的轴力大小对箍筋设计的要求.本研究对510mm ×510mm 的高强混凝土足尺柱进行了模拟地震加载试验来探讨其抗震性能,试件详见表1.本文重点讨论试验研究的结果及理论分析,有关本试验的详细情况,请参阅文献[2].表1 试件一览表试件纵向钢筋柱塑性铰区段的横向钢筋配置砼强度f ′c /MPa砼强度f ′3c /MPa 轴压比P /A g f ′c (轴力)FHC1012FHC20134FHC30122FHC40133FHC5012FHC601229号和36号钢筋各4根(f y =473MPa )16号箍筋和连杆@100mm (f y =445MPa )6411—012(3334kN )16号箍筋和连杆@100mm (f y =445MPa )621175150134(5373kN )16号箍筋和连杆@125mm (f y =524MPa )621175150122(3630kN )16号箍筋和连杆@125mm (f y =525MPa )621175150133(5240kN )16号箍筋和连杆@150mm (f y =445MPa )6411—012(3334kN )16号箍筋和连杆@150mm (f y =524MPa )6411—012(3334kN ) 注:①FHC10.2,表示1号试件柱,轴压比为0.2;②砼强度f ′c 为在常温干燥环境下养护的3块尺寸为152mm ×305mm 的圆柱体试块的平均强度;③f ′3c 为水养护的标准圆柱体试块的混凝土强度;④29号钢筋的名义直径是2817mm ;36号钢筋的名义直径是3518mm ;16号钢筋的名义直径是1519mm.1 试验结果及分析1.1 轴压比的影响 图1和图2是轴压比为012,0.22的试件柱FHC1012,FHC30122与轴压比为0134的试件柱FHC20134,FHC40134的滞回曲线.FHC1012和FHC30122的破坏是弯曲型的,并且在没有显著降低承载力的情况下获得了高于6%的极限侧移比,有较好的延性.而试件FHC20134和FHC40134在侧移比达到4%时就被破坏,破坏呈压弯型,延性较差.从滞回环的形状可以看出,试件FHC1012和FHC40134在达到最大侧向承载力以后仍呈丰满稳定的“梭形”,荷载多次反复循环后仍然具有较好的塑性滞回耗能能力,强度和刚度的衰减均较慢.试件柱FHC20134和FHC40134过荷载峰值后无稳定的“梭形”滞回环,耗能能力较差.图1 横向钢筋用量为ACI318—99规范规定用量的86%试件柱的滞回环图2 横向钢筋用量为ACI318—99规范规定用量的82%试件柱的滞回环1.2 箍筋强度的影响试件柱FHC30122和FHC40133的塑性铰区段的横向钢筋间距为125mm ,大于试件柱FHC1012和FHC20134对应横向钢筋的间距.但试件747第5期肖 岩等:高强混凝土柱抗震性能的足尺试验研究及理论分析柱FHC30122和FHC40133的横向钢筋有着更高的屈服强度.所以,由图2可见,试件柱FHC30122和FHC40133的约束指标值与试件柱FHC1012和FHC20134的约束指标值十分接近.图1和图2显示的滞回性能表明,具有相同约束指标值和轴压比的试件柱,其承载能力和极限侧移比很接近.如图3所示,试件柱FHC5012比试件柱FHC6012的侧移比提高,承载力的下降小,具有更好的滞回性能.图3 横向钢筋强度不同的一组试件柱的滞回环1.3 横向钢筋间距的影响直到侧移比为/L =310%,试件柱FHC5012的反应都十分稳定,尽管在侧移比Δ/L =210%时,在加载至第1个峰值的过程中,由于混凝土保护层被压碎,剪力曾一度下降.如图3所示,侧移比超过310%以后,试件柱FHC5012在加载循环过程中剪力的下降变得十分明显.侧移比Δ/L =310%时,经过第1次加载循环后,剪力峰值减至按ACI318—99规范计算所得的最大抗弯承载力以下,尤其是在推力加载的方向上.侧移比Δ/L =610%时,试件柱在完成一次加载循环后破坏.这根柱子也可视为与试件柱FHC1012和FHC30122相对应的模型,体现了更大的横向钢筋间距、更小的约束指标的影响.显然,增加箍筋间距或者降低约束指标,导致了最大侧移比的降低.2 理论计算211 USC RC 简介 为了便于对钢筋混凝土柱进行研究,笔者编写了一个专门计算柱构件滞回性能的应用程序USC RC 作为理论分析的工具.USC RC 采用可视化图形界面,操作上简便易行,计算结果可靠,已经在实际研究中初步应用,取得了很好的效果.有关USC RC 的详细介绍请参阅文献[3].212 试验结果与理论计算结果的比较通过试验得出试件柱的滞回曲线与用USC RC 计算得出的相应曲线如图1～图3所示.从图中对比可以看出,最大侧向承载力的理论计算结果要比试验结果偏于保守.从图1看出,FHC1012是在侧移比为8%的第1次加载循环中破坏,FHC20134是在侧移比为4%的第1次加载循环中破坏,理论曲线和试验曲线反映了相同的趋势.总之,试验与理论计算的滞回曲线吻合较好.都反映了轴压比及箍筋用量、强度等因素对高强混凝土柱的抗震延性的影响.3 箍筋设计公式试验结果表明,高强混凝土柱的极限变形能力随轴向荷载的增大而减小.ACI318—99规范的抗震柱箍筋设计公式没有考虑柱的这一性能特点,因此不能保证不同轴力水平下柱具有相同水平的变形能力.现行规范的箍筋设计条款对于低轴力过于保守,但对高轴力又不够安全.依据相对小尺寸的模型柱试验,Sheikh 和K houry [4]也指出了ACI318—99规范的横向约束钢筋设计条款存在的不足.本文通过试验的方法建立了高强混凝土柱极限变形能力与主要设计参数之间的关系.把柱的极限侧移比(Δ/L )u 作为目标性能指标,所考虑的设计参数是横向约束和轴向力水平,即约束指标α和轴压比βα=A sh f yh sh c f ′c (2)β=P A g f ′c(3)利用回归分析,得到下面的统计公式:(Δ/L )u =28ln (α+1)+38β+1-31(%)(4)理论计算的极限侧移比和本试验结果以及Bayrak [5]等人的试验结果如图4所示.由于试验数据有限,以上公式还不能保证适用于试验以外的情况.847东南大学学报(自然科学版)第32卷图4 极限侧移比的理论计算与试验结果对比4 结 论1)按现有抗震规范设计配置箍筋的结构柱,在轴力较小时(小于012Agf′c)有足够的延性,但在高轴力下(大于013Agf′c)表现出延性偏小,因此需对现有规范要求进行合理的改进.2)混凝土保护层压碎时,高强混凝土柱达到最大侧向受剪承载能力.最大承载力及其相应的侧移比主要取决于混凝土截面的性质,包括轴向荷载水平,受箍筋配置的影响不大.3)混凝土保护层剥落后的稳定工作阶段对于抗震设计极为重要,它主要受轴向荷载水平以及箍筋构造的影响.当轴向荷载为012Agf′c,且箍筋用量不低于ACI318—99规范指定用量的82%,则试件柱就可获得良好的塑性,其极限侧移比可达610%.如果试件柱的箍筋减少而轴向力增大,则其极限侧移比也将减小.4)使用更高强度箍筋能够有效增加额外的约束和延性.增加箍筋强度能有效的抵消箍筋间距加大带来的负面效应.5)理论研究结果显示,采用USC RC程序得出的滞回曲线与试验结果吻合较好.6)本文给出了根据配箍率及轴压比计算的极限变形经验公式.参考文献(R eferences)[1]ACI C ommittee318.Building code requirements for rein2forced concrete(ACI31899)and commentary(318R99) [S].American C oncrete Institute,Farmington Hills,1999.[2]X iao Y,Y un H W.Experimental studies on full2scale high2strength concrete columns[J].ACI Structural Journal,2002, 99(2):199207.[3]Esmaeily A.Seismic behavior of bridge columns subjected tovarious loading patterns[D].California:University of S outh2 ern California,2001.[4]Sheikh S A,K houry S S.A Per formance2based approach forthe design of con fining steel in tied columns[J].ACI Struc2 tural Journal,1998,94(4):421431.[5]Bayrak O,Sheikh S S.C on finement rein forcement designconsiderations for ductile HSC columns[J].ASCE Journal o f Structural Engineering,1998,124(9):9991010.947第5期肖 岩等:高强混凝土柱抗震性能的足尺试验研究及理论分析。
基于足尺试验的钢屋架梁柱节点应力分布和刚度性能研究
梁柱节点的有限元模型如图 > 所示"模型中构 件长度按不小于截面高度的两倍取值% 由于屋架主 要平面内受力"所以在研究屋架整体受力时"可取出 单榀屋架进行分析"从而在建立节点有限元模型时" 也不考虑斜撑的影响"以便简化计算%
图 17梁腹板剪应力分布 E(D91 7<FB)’%&’B%%#(%&’(Y$&(,"%," &FBJBY ,GYB)X
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图 07柱腹板 ’‘# 截面处荷载 ‘应变曲线 E(D907S,)#W%&’)(" -$’NB%,G-’,%%%B-&(," ’‘# ," &FBJBY ,G-,*$X"
板上三向应变花 位 置 用 符 号 ’和 -表 示"如 第 6 行 第 6 列的应变 片 位 置 为 ! ’W)"-W6 $ % 在 梁(柱 的 腹 板 上布置应变 花 ! 共 03 组$ "以 测 量 腹 板 上 的 应 力 分 布"在 翼 缘 表 面 每 处 布 置 8 个 单 向 应 变 片 ! 共 8> 个$ "以测量构件主要受力方向上的应力%
图 67阀厅钢屋架平面 E(D967I*)" ,G%&BB*’,,G&’$%%,GN)*NBF)**
矩形钢管混凝土柱—钢梁节点受力性能分析
矩形钢管混凝土柱—钢梁节点受力性能分析钢管混凝土结构因其优异的性能被广泛的应用在工程实际中,而节点作为结构中一个关键部位,对结构的安全和稳定发挥着重要的作用。
本文基于ABAQUS 有限元模拟的方式,对矩形钢管混凝土内隔板节点(普通节点和翼缘削弱型节点)的力学性能进行了研究,并提出节点域的抗剪承载力计算表达式。
主要工作和成果如下:(1)利用ABAQUS软件对文献试验中方钢管混凝土柱-钢梁节点进行了有限元模拟,并就骨架曲线、节点破坏形态进行了模拟数据与试验结果对比,吻合较好。
应用验证的建模方法建立内隔板普通节点,分析了节点抗剪受力过程和荷载作用下节点应力变化规律。
(2)分别对内隔板普通节点和翼缘削弱型节点(RBS节点)在单调和循环荷载下的力学性能进行了比较分析,结果表明:RBS节点的抗剪承载力较内隔板普通节点下降明显,耗能能力和刚度退化影响不大,但RBS节点的延性性能更好。
研究了核心区高径比、套箍系数、材料强度和轴压比对普通节点抗剪能力的影响,同时还分析了3个削弱参数对RBS节点抗剪的影响,并对参数削弱尺寸范围给出了设计建议。
(3)建立节点域直接剪切模型,通过数值模拟与理论推导相结合的方式,在对节点各抗剪构件承载力计算的基础上,综合提出了节点最终抗剪承载力计算表达式,对比表达式计算结果与模拟结果表明本文提出的表达式较为准确的计算了节点的抗剪承载力,从而为工程应用提供了一定的设计依据。
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
矩形钢管混凝土柱梁节点力学性能及试验研究
矩形钢管混凝土柱梁节点力学性能及试验研究矩形钢管混凝土柱-钢梁组合结构体系已经广泛应用于抗弯刚架中。
本文首先回顾了矩形钢管混凝土柱梁节点的发展历程。
矩形钢管混凝土柱梁节点的研究可以分为三个阶段。
第一阶段追溯到二十世纪六十年代末,当时抗弯钢刚架被认为是最具延性的体系之一。
第二阶段从二十世纪九十年代中期延伸到二十一世纪初。
北岭地震和阪神地震改变了对节点的传统认识,学者开始更多关注节点的抗震性能。
在之后的第三阶段,提出和研究了不同形式的节点。
本文对4个隔板贯通节点、2个新型内隔板节点和1个长挑出厚壁型隔板贯通节点进行了低周反复加载试验研究。
主要的试验参数包括:隔板形状,过焊孔尺寸,水平加强板,梁腹板和柱壁连接形式。
分析了不同荷载步下的强度、刚度、延性、耗能能力和应变分布情况。
研究表明,试验节点具有良好的抗震性能,能应用于普通或中等组合抗弯刚架。
研究了轴力或剪力作用下隔板贯通节点的性能。
提出了基于组件法的轴力作用下隔板贯通节点的强度计算公式。
强度模型确定了柱壁的刚体变形模式,考虑了薄膜效应和应变硬化,通过虚功原理得到计算公式。
确定了屈服变形和极限变形的手算方法。
荷载-位移曲线包括三部分:第一段代表弹性阶段,第二段强化阶段,第三段水平线延伸到破坏点。
提出的模型与大量试验结果对比吻合。
节点抗剪模型根据简化的三线性剪力-变形关系提出,提出理论方法计算钢管屈服时混凝土受压柱的剪切强度。
同时,模型考虑了核心区钢框架的贡献。
屈服强度和极限强度的理论值和试验值均吻合。
隔板贯通节点也是箱形梁和矩形钢管混凝土柱连接的好选择。
本文提出两个数值模型,分别计算箱型梁和核心区的剪切刚度和剪切强度。
理论结果和试验数据对比吻合。
最后,提出设计准则来验算节点强度。
空间网架结构钢管混凝土柱节点力学性能足尺试验及分析
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ５ Ｎｏ ． ６
Ｄｅ ｃ ． ２Ｏ １３
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ８ ３ ５ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ — ４ ７ ６ ４ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ６ ． ０ １ ２
空 间 网架 结构 钢 管 混凝 土 柱节 点 力学 性 能足 尺试 验及 分析
李 明 方 ， 蔡 元 奇 ， 卢 云 祥。 ，娄 泽 方
（ １ ．武 汉 科技 大 学 理 学 院 ，武 汉 ４ ３ ０ ０ ６ ５ ； ２ ．武 汉 大 学 土 木 建 筑 工 程 学 院 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ２ ； ３ ．贵 州省 建 筑 科 学研 究检 测 中 心 ， 贵阳 ５ ５ ０ ０ ０ ６ ； ４ ． 中信 建 筑设 计 研 究 总 院有 限公 司 ，武 汉 ４ ３ ０ Ｏ １ ４ ）
．
４ ．ＣＩ ＴＩ Ｃ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃｏ ． ，Ｌｔ ｄ ，Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ １ ４，Ｐ． Ｒ． Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
凝 土粘 接 良好 。非 线性有 限元 分析 结果 揭 示 了柱 节 点在低 周往 复荷 载 作 用 下的 滞 回耗 能能 力和 破
坏 特征 ， 指 出了柱 节点承 载 的薄弱 位 置 ， 给 出 了柱 节点 的极 限承 载 力 。结 果表 明 ， 足 尺 试验 与 数 值
计 算相 结合 的 方法 可 词 ： 钢 管混凝 土 柱节 点 ； 足 尺试 验 ； 非线性 有 限元 ； 极 限承载 力 ； 滞 回耗 能能力
中图分 类号 ： Ｔ Ｕ３ ７ ５ ． ３ 文献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ６ ７ ４ — ４ ７ ６ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ０ ７ ３ — ０ ９
钢管混凝土结构柱在火灾下力学性能试验与分析
钢管混凝土结构柱在火灾下力学性能试验与分析随着城市建设的不断发展，高层建筑、桥梁等大型结构的建设需要越来越多的建筑材料。
而钢管混凝土结构因其在力学性能方面具有多个优点而逐步被广泛应用。
但在火灾等灾难发生后，这种结构的承重能力会大幅下降，甚至瓦解崩塌，从而给人们的生命财产造成严重的威胁。
为了提高这种结构在火灾下的抵抗力，需要对其力学性能进行详细的试验和分析。
一、钢管混凝土结构柱的优点钢管混凝土结构柱相较于普通混凝土结构柱具有多个优点：1. 承载力更强钢管混凝土结构柱采用了高强度的钢管，具有更高的承载能力，从而可以承受更大的载荷。
2. 方便施工据研究表明，钢管混凝土结构柱能够节省40%-50%的施工时间。
3. 美观实用钢管混凝土结构柱具有精美的外观，并且更加耐用，不易腐蚀和损坏。
同时也可以有效减少噪音和震动。
二、钢管混凝土结构柱在火灾下的变形和破坏在火灾发生后，钢管混凝土结构柱的抗震和承重能力会迅速降低，甚至可能会发生瓦解崩塌。
具体表现为：1. 钢管混凝土结构柱的截面会发生变形。
2. 钢管混凝土结构柱壁厚度和截面尺寸会受到影响。
3. 钢管混凝土结构柱的钢管和混凝土会出现开裂和脱落现象。
三、钢管混凝土结构柱在火灾下的力学性能试验为了进一步了解钢管混凝土结构在火灾下的力学性能，实验室进行了一系列相关的试验。
1. 静载试验静载试验需要通过建立起仿真模型，模拟出钢管混凝土结构柱在火灾后的变形情况。
可以确认结构的强度和韧性等参数，进而推算出整个结构的性能参数。
2. 动载试验动载试验可以模拟现实生活中发生的一些临界状况，例如地震、飓风等灾难时结构的反应。
利用模拟设备，可以测试结构的动态性能和抗震能力等参数。
3. 热力学试验热力学试验是一种复杂的测试方法，需要借助高温环境，对模型进行放热燃烧或热传导实验。
通过实验数据分析，可以推算出结构在高温环境下的变形能力和结构完整度等参数。
四、钢管混凝土结构柱火灾下力学性能的分析通过对上述试验数据的分析，可以得出以下结论：1. 火灾对结构的破坏主要是由温度引起的。
圆形钢管混凝土柱框架典型节点受力性能分析
圆形钢管混凝土柱框架典型节点受力性能分析王庆江【摘要】圆形钢管混凝土柱框架结构节点构造复杂,目前国内对其受力性能的研究较少.对于很多工程中应用到的节点,没有规范或规程可以作为其设计的依据,因此有必要对圆形钢管混凝土柱框架节点的受力性能进行深入研究.本文采用有限元软件ANSYS建立节点域精细化模型,进行节点受力性能的非线性有限元分析.结果表明,圆形钢管混凝土柱框架结构节点具有良好的承载能力,满足设计要求;加劲板能够有效改善支撑内力较大节点的受力性能.【期刊名称】《水泥技术》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】6页(P83-88)【关键词】圆形钢管混凝土柱框架;节点;受力性能;支撑;加劲板【作者】王庆江【作者单位】天津水泥工业设计研究院有限公司,天津300400【正文语种】中文【中图分类】TU398.9圆形钢管混凝土柱框架空间节点连接梁、柱和支撑等关键构件，受力性能复杂。
目前对于在GB 50017-2003《钢结构设计规范》、JGJ 99-2015《高层民用建筑钢结构技术规程》、GB 50936-2014《钢管混凝土结构技术规范》中未进行设计规定的节点，普遍先采用有限元分析方法进行受力分析，再根据分析结果判定节点域是否满足承载力要求[1-3]。
笔者以天津水泥工业设计研究院有限公司某项目中的圆形钢管混凝土柱框架结构典型节点为研究对象，采用有限元分析软件ANSYS，分类建立了节点有限元模型，针对圆形钢管混凝土柱框架复杂节点受力性能进行了非线性有限元分析。
同时，根据分析结果对节点的设计给出了建议。
1 节点分类根据圆形钢管混凝土柱框架结构节点构造形式将框架节点分为5类，如表1所示，各类节点构造如图1所示。
表1 节点分类及模型编号类型编号1 2 3 4 5构造特点连接1根支撑连接2根共面支撑连接2根不共面支撑无柱节点无支撑节点模型编号1～7 8～15 16～37 38～46 47～52图1 典型节点构造图以类型1节点为例说明连接构件规格，类型1包括7个节点，主要为框架边柱节点。
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摘! 要 采用足尺试验 与数 值 仿真相结 合的 方法研 究空 间网架 结构中的 钢管混 凝土 柱节 点 的受 力 及抗震性能 试验荷载逐级加载到设计荷载的 +' # 倍并观测柱节 点的变形 与应力 试 验结 果表明 试验荷载下柱节点钢结构部分基本处于弹性状态 混凝土极小部 分 区域 超出压应 力极限 钢 管与混 凝土粘接良好 非线性有限元分析结果揭示了柱节点在低周往复 荷载作 用下 的滞回 耗能能 力 和破 指出了柱节点承载的薄弱 位 置 给 出 了 柱 节 点 的 极 限 承 载 力结 果 表 明 足尺试验与数值 坏特征 计算相结合的方法可以全面揭示柱节点的受力特性及抗震性能 关键词 钢管混凝土柱节点 足尺试验 非线性有限元 极限承载力 滞回耗能能力 中图分类号 RL ! C "' !!! 文献标志码 5!! 文章编号 + # C D E D C # D ) * + ! * # E * * C ! E * G
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空间网架结构钢管混凝土柱节点力学 性能足尺试验及分析
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