型钢混凝土柱骨架曲线特征点计算方法研究
型钢高强高性能混凝土柱受力性能研究论文
型钢高强高性能混凝土柱受力性能研究【摘要】针对施工过程中遇到的型钢高强高性能混凝土结构，采用开源结构非线性分析软件opensees，基于kent-scott- park 混凝土本构关系和giuffre-mengegotto -pinto钢材本构关系，建立型钢高强高性能混凝土柱的有限元模型，对试件的受力性能进行非线性数值模拟。
结果表明：该模型能较好的体现型钢高强高性能混凝土柱受力性能。
可为型钢高强高性能混凝土的设计和优化提供参考。
【关键词】型钢高强高性能混凝土；opensees；非线性；数值模拟1 引言型钢高强高性能混凝土 (steel reinfor ced high strength and high performance concr ete) 结构是新型混凝土高技术在型钢混凝土结构中的应用。
作为钢与混凝土相组合的新型结构形式，其具有高强度、抗震性能好等特点。
目前已广泛应用于大跨、大空间的工业厂房中。
实践证明型钢高强高性能混凝土结构能有效的提高结构的受力性能，大幅度地减小构件截面尺寸，从而减轻结构重量，增加使用面积。
本文将采用数值模拟的方法分析其受力性能，模拟结果表明其具有相当好的非线性模拟精度。
该有限元分析的结果可用于指导实际工程。
2 型钢高强高性能混凝土柱的有限元模拟研究2.1 opensees程序简介opensees全称为open systems for earthquake engineering simulation（地震工程模拟开放体系），该软件是由加州大学伯克利分校所研究开发的。
程序可进行结构工程及岩土工程领域的静力弹性和非线性分析、pushover拟动力分析、模态分析、动力线弹性分析与非线性分析等。
经证明，在以上各个分析中均能具有较好的数值模拟精度。
此外，opensees具有便于改进和协同开发，能保持国际同步等特点。
目前，该程序日益引起各国土木工程领域研究人员的高度关注。
2.2 单元选择本文拟采用的分析单元为非线性梁柱单元模型(nonlinear beam-column eleme nt)，此单元模型是基于纤维模型法的非线性单元。
型钢混凝土柱的计算方法
型钢混凝土柱的计算方法先说说型钢混凝土柱的轴力计算。
这就像是在看这个柱子要承担多少来自上面的压力。
一般呢，根据结构的受力分析，把柱子上面传来的各种荷载，像楼板传来的恒载、活载这些，按照力学的规则加起来，这就是柱子承受的轴力啦。
比如说，上面有好多层楼的重量，那这些重量都要通过柱子传到基础，这个重量产生的力就是轴力的一部分呢。
再讲讲弯矩计算。
这弯矩啊，就好比是在掰这个柱子，让它有弯曲的趋势。
如果柱子两边的受力不一样，就会产生弯矩。
在计算的时候，要考虑到柱子周围的梁对它的约束作用，梁和柱子之间的连接方式不同，传递的弯矩大小和分配方式也不一样哦。
就像一群小伙伴手拉手，力量传递是有规律的。
还有剪力的计算呢。
剪力就像是在柱子上横着来的一股力量，想要把柱子剪断一样。
在结构受到水平荷载，比如风荷载或者地震荷载的时候，柱子就会产生剪力。
这个计算呀，要结合结构的整体受力模型，考虑柱子在整个结构中的位置，不同位置的柱子承受的剪力大小可能差很多呢。
在型钢混凝土柱的计算中，型钢和混凝土的协同工作也很关键。
型钢就像是柱子里的骨架，混凝土就像是包裹在骨架外面的肉。
它们共同承担着各种力。
我们在计算的时候，要考虑到它们各自的力学性能，混凝土抗压能力强，型钢呢，在抵抗弯矩和剪力方面有它的优势。
它们相互配合，让柱子变得更加坚固。
而且呀，在计算的时候，还得根据相关的规范和标准。
这些规范就像是游戏规则一样，大家都得遵守。
不同地区、不同类型的建筑可能会遵循不同的规范细则，这也是为了确保建筑的安全可靠嘛。
宝子，型钢混凝土柱的计算虽然有点复杂，但是只要咱把这些基本的概念搞清楚，按照规范一步步来，就能够准确地计算出它的受力情况啦。
这样咱们就能设计出安全又合理的建筑结构啦。
型钢混凝土柱抗震性能的研究
型钢混凝土柱抗震性能的研究摘要：型钢混凝土异形柱结构是一种新型的组合结构，将型钢与异形柱结合起来，克服了钢筋混凝土异形柱承载力较低、抗震性能较差、适用范围有限等弱点，同时具有异形柱结构框架柱在室内不凸出、布置灵活、美观实用等优点，因此这种新型组合结构具有一定的应用前景。
本文分析了型钢混凝土柱抗震性能的研究。
关键词：型钢混凝土柱；抗震；性能我国人口多、资源匮乏，特别是随着我国都市化、城镇化建设的进展，对高层、超高层建筑的需求越来越多。
而型钢混凝土柱截面形式又特别适合高层、超高层建筑支柱采用，但国内外有关预压型钢混凝土柱技术资料很少，研究成果也不是很多。
1 试验概况1.1 试件设计与制作设计两种新型截面型钢混凝土柱：试件SRC2 内含带翼缘的十字型钢，型钢外翼缘和混凝土保护层内侧相贴；试件SRC3 ～ SRC5 的型钢沿2个主轴旋转45°斜向布置，型钢翼缘宽度约为试件SRC2 型钢翼缘的1 /2。
为便于对比还设计了1 根普通十字型钢SRC柱，试件编号为SRC1，为了对混凝土达到更好的约束效果，箍筋采用四边形连续螺旋箍筋，根据混凝土保护层厚度和型钢尺寸确定箍筋边长，利用钢筋弯曲机加工成形，绑扎时先将纵筋按间距焊在内箍上，然后将型钢自上而下放置于焊好的钢筋框架内，并于上下两端进行固定。
1.2 材料力学性能实测型钢翼缘和腹板的抗拉强度分别为348.6MPa和323.5MPa，纵筋和箍筋的抗拉强度分别为514MPa和332.6MPa。
屈服强度取卸载时材料0.2%残余变形所对应的应力值。
采用C40商品混凝土，所有试件为同一批浇筑，同时采用自然养护。
试验前对预留的8个边长为150 mm 的标准立方体试块进行测试，得到各个试块的强度指标如表3所示，则混凝土平均立方体抗压强度标准值fcu，k为51.5N/mm2。
1.3 量测内容。
试验量测的主要内容有：柱顶竖向荷载、柱顶水平荷载、柱顶水平位移、柱塑性铰区域纵向钢筋、箍筋和型钢的应变值。
型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点抗剪力学性能非线性分析
型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点抗剪力学性能非线性分析王琨;袁沈峰;郑文忠【摘要】This paper conducted an analytical research on failure mode and shear performance of joints of steel reinforced concrete beam and reinforced concrete column, joints of steel reinforced concrete beam and column, and joints of steel reinforced concrete beam and angle-steel concrete column based on the caculated results of joints of steel reinforced concrete beam and reinforced concrete column with steel anchor. Then the parameters analysis for joints of steel reinforced concrete beam and angel steel concrete column was carried on. The axial compression ratio no , steel web thichness tw , angle-steel ratio pa, stirrup ratio of joint core area pv, concrete strenght fc were investigated, and the design formula of shear capacity for the joint of steel reinforced concrete beam and angle-steel concrete column was given on account of a great number of analytical and statistic results. The results can provide a reference for engineering practice.%从配置型钢锚脚的型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱节点数值模拟结果出发,对比研究了型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱节点、型钢混凝土梁柱节点及型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点的破坏模式和抗剪性能,然后对型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点进行参数分析,考察了轴压比n0、型钢腹板厚度tw、角钢配钢率pa、节点钢板箍配箍率pv及混凝土强度fc对此类节点受剪性能的影响,并基于大量参数分析和统计结果给出了型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点抗剪承载力计算建议,其结果可供相关工程实践参考.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2012(028)005【总页数】7页(P31-37)【关键词】型钢混凝土梁;角钢混凝土柱;节点;抗剪性能【作者】王琨;袁沈峰;郑文忠【作者单位】扬州大学建筑科学与工程学院,扬州225127;扬州大学建筑科学与工程学院,扬州225127;哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨150090【正文语种】中文1 引言分离式套建增层是指在不触动既有建筑及其基础的前提下，通过外套框架在既有建筑上增加若干层新建筑的技术[1]。
钢结构住宅中型钢混凝土梁柱节点的计算方法
钢结构住宅中型钢混凝土梁柱节点的计算方法摘要：介绍了钢结构节点的设计原则，阐述了钢结构住宅中型钢混凝土梁柱节点的连接形式及计算方法。
关键词：钢结构住宅；型钢混凝土；梁柱节点1 节点设计原则钢结构节点设计是关键，节点连接是保证钢结构安全的重要部位，对结构受力有着重要影响，节点必须具有良好的抗震性能，以确保安全可靠，应能满足各种不同高度的钢结构体系相应的强度、刚度和延性的要求。
根据世界震害实录表明，许多钢结构都是由于节点首先破坏而导致建筑物整体破坏的，因此节点设计是整个设计工作的重要环节。
节点设计一般应遵循以下原则：(1)节点受力应力求传力简捷、明确，使计算分析与节点的实际受力情况相一致。
(2)保证节点连接有足够的强度，使结构不会因连接较弱而引起破坏。
(3)节点连接应具有良好的延性，建筑结构钢材本身具有很好的延性，对抗震设计十分重要，但这种延性在结构中不一定能体现出来，这主要是由于节点的局部压曲和脆性破坏而造成的，因此在设计中应采用合理的细部构造，避免采用约束度大和易产生层状撕裂的连接形式。
(4)构件的拼接一般应按等强度原则设计，亦即拼接件和连接强度应能传递断开截面的最大承载力。
(5)尽量简化节点构造，以便于加工，以及安装时容易就位和调整。
2 型钢混凝土梁柱节点的构造与计算方法为避免传统型钢混凝土柱梁节点区域浇筑混凝土困难、施工复杂的缺点，特提出全装配钢骨梁柱节点体系，该体系的特点在于柱与柱、柱与梁的节点连接区域不配筋，为保证节点的承载能力和刚度，采用局部加大型钢断面的方法。
为更好地实现装配化，采用型钢混凝土柱与型钢梁连接。
柱子与梁进行拼接时，由于采用梁柱节点区域的钢骨柱型钢不外包混凝土，不设置钢筋。
因此柱梁拼接形式同全钢结构拼接，但计算应遵守《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001)中型钢混凝土框架梁柱节点的计算规定。
2．1 抗震等级的剪力设计值一级抗震等级：顶层中间节点V j=1.05M om l+M om rZ其他层的中间节点和端节点V j=1.05M om l+M om rZ (1-ZH C−H a)二级抗震等级：顶层中间节点V j=1.05M a l+M a rZ其他层的中间节点和端节点V j=1.05M a l+M a rZ (1-ZH C−H a)式中：M om l、M om r：框架节点左、右两侧钢梁的正截面受弯承载力对应的弯矩值，其值应按实际型钢面积和材料标准值计算。
T形钢管混凝土柱荷载_位移骨架曲线模型.caj
第３６卷第１０期 ２０１３年１０月合肥工业大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＦＥＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３６Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．２０１３ 收稿日期：２０１３－０２－０１；修回日期：２０１３－０３－２６基金项目：中国博士后科学基金资助项目（２０１２Ｍ５２１４８４）；湖北省自然科学基金面上项目（２０１２ＦＦＢ０５１１２）作者简介：曹 兵（１９８８－），男，安徽安庆人，武汉理工大学博士生；戴绍斌（１９６６－），男，湖北仙桃人，博士，武汉理工大学研究员，博士生导师．Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５０６０．２０１３．１０．０１５Ｔ形钢管混凝土柱荷载－位移骨架曲线模型曹 兵１，２， 黄 俊１，２， 戴绍斌１，２（１．武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉 ４３００７０；２．武汉理工大学建筑设计研究院，湖北武汉 ４３００７０）摘 要：文章采用有限元分析软件ＡＢＡＱＵＳ对Ｔ形钢管混凝土柱的抗震性能进行了数值分析，基于低周反复荷载作用下有限元计算的荷载－位移滞回曲线，得出了Ｔ形钢管混凝土柱的荷载－位移骨架曲线，通过对有限元计算结果进行回归分析，提出了Ｔ形钢管混凝土柱荷载－位移骨架曲线模型，充分考虑了轴压比、套箍系数、长细比对骨架曲线的影响，推导了模型参数（弹性阶段刚度、屈服荷载、强化阶段刚度）计算表达式，并引入修正系数η对弹性阶段刚度进行修正，最后将模型计算结果与有限元计算结果进行了对比。
分析结果表明：弹性阶段刚度有限元计算值偏大，经修正误差控制在一定范围内；轴压比、套箍系数、长细比对屈服荷载和强化阶段刚度影响较大；模型计算结果与有限元计算结果吻合较好，该模型具有一定的计算精度和应用价值，可为后续研究提供参考。
关键词：Ｔ形钢管混凝土柱；骨架曲线；回归分析中图分类号：ＴＵ３７５．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－５０６０（２０１３）１０－１２２２－０６Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｌｏａｄ－ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｃｕｒｖｅ ｍｏｄｅｌｏｆ Ｔ－ｓｈａｐｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎＣＡＯ Ｂｉｎｇ１，２， ＨＵＡＮＧ Ｊｕｎ１，２， ＤＡＩ Ｓｈａｏ－ｂｉｎ１，２（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＢＡＱＵＳ，ｔｈｅ ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆＴ－ｓｈａｐｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ ｉｓ ｍａｄｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｌｏａｄ－ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｃｕｒｖｅｓ ｏｂ－ｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｌｏｗ ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｌｏａｄｉｎｇ，ｔｈｅ ｌｏａｄ－ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｓｋｅｌｅｔｏｎｃｕｒｖｅｓ ｏｆ Ｔ－ｓｈａｐｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｂｙ ｔｈｅ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ ｌｏａｄ－ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｃｕｒｖｅ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ，ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｌｅｎｄｅｒｎｅｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｃｕｒｖｅｓ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄ ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ｍｏｄｅｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｅｌａｓｔｉｃ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｙｉｅｌｄ ｌｏａｄ ａｎｄ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ－ｅｎｉｎｇ ｓｔａｇｅ ａｒｅ ｄｅｒｉｖｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒηｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｒｅｖｉｓｅ ｅｌａｓｔｉｃ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｃａｌｃｕｌａ－ｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｉｓ ｌａｒｇｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒ ｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒａｎｇｅ；ｔｈｅ ａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ，ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｌｅｎｄｅｒｎｅｓｓ ｒａｔｉｏ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔｅｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｙｉｅｌｄ ｌｏａｄ ａｎｄ ｓｔｉｆｆ－ｎｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｓｔａｇｅ；ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｇｒｅｅ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅ－ｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｈａｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｇｏｏｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔ－ｓｈａｐｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｔ－ｓｈａｐｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ－ｆｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｌｕｍｎ；ｓｋｅｌｅｔｏｎ ｃｕｒｖｅ；ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ 低周反复荷载作用下构件的恢复力特性通常用滞回曲线和骨架曲线来表示，滞回曲线反映了构件在反复荷载作用下的变形过程，而骨架曲线则直接地反映了构件在反复荷载作用下所经历的损伤历程［１］。
钢高砼应力-应变全曲线研究
(5a) (5b) (5c)
短柱试件的 f、ε试验值与计算值
εp(×10 ) 实测 计算
5.57 6.42 6.11 16.7 11.9 7.35 6.31 4.58 5.59 3.22 9.19 6.72 5.75 5.33 6.13 4.56 8.33 8.33 6.72 16.1 12.1 5.24 5.24 4.5 4.5 5.24 8.12 6.67 5.77 4.89 6.36 5.31
筑
龙 网
ww
w. s
实测曲线 计算曲线
in o
（a）fcu 为 66MPa 的试件 （自左至右：STCC-1、2、4、6、7、9、17、19、21）
ae
c. c
om
(b) fcu 为 80MPa 的试件 （自左至右：STCC-3、5、8、10、18、20、22） 图1 实测与计)te
=
N 0.4
ε 0.4
（2）
STCC-1 STCC-2 STCC-3 STCC-4 STCC-5 STCC-6 STCC-7 STCC-8 STCC-9 STCC-10 STCC-11 STCC-12 STCC-13 STCC-14 STCC-15 STCC-16 STCC-17 STCC-18 STCC-19 STCC-20 STCC-21 STCC-22
式中，fc 为核心混凝土的轴心抗压强度，θ为核心混凝土套箍指标。
（3）
f(MPa)
160 140 120 100 80
40 20 0 0 4 8
12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 ε(×10 )
-3
f(MPa)
180 160 120 100 80 60 40 20 0 0 4 140
型钢混凝土结构梁柱节点的深化设计与施工
型钢混凝土结构梁柱节点的深化设计与施工随着工程技术的不断发展，型钢混凝土结构在建筑领域中的应用越来越广泛。
型钢混凝土结构具有结构稳定性好、抗震性能强、施工效率高的特点，因此被广泛应用。
其中，型钢混凝土结构梁柱节点设计是该体系中的核心部分，梁柱节点的设计质量将直接影响到建筑物的稳定性、耐久性、使用寿命等方方面面。
本文旨在就型钢混凝土结构梁柱节点的深化设计与施工进行探究和分析，以期给相关领域的研究和实践提供参考。
一、型钢混凝土结构梁柱节点的设计基础1.1 型钢混凝土梁柱节点设计的基本要求型钢混凝土梁柱节点具有传递纵向力、纵向弯矩、剪力的功能及补强钢筋或钢板的连接功能等。
因此，其设计关键在于能够满足力学公式的要求。
下面是型钢混凝土梁柱节点设计的基本要求: （1）在无荷载情况下，梁与柱的连接可以保证连接部分的完整性；（2）连接部分应尽量减小破坏界面的切应力，以达到提高连接强度的目的；（3）连接部分应满足梁与柱之间的基本协调要求；（4）在采用缺口连接时，缺口在设计时要使其满足剪力和弯矩要求；（5）在接近设计极限状态、超负荷状态下，梁柱节点失效应表现为可控的韧性破坏模式。
1.2 复杂梁柱节点的设计流程在型钢混凝土结构中，梁柱节点的设计是一个比较繁琐的工作，特别是在遇到一些复杂的梁柱节点时，设计流程就更加复杂了。
下面将详细介绍一下复杂梁柱节点的设计流程：（1）确定节点的截面尺寸和荷载大小；（2）在节点周围设计强度透明带；（3）计算透明带的抗剪强度；（4）计算透明带的剪力承载能力；（5）考虑透明带的变形，计算节点的剪力承载能力；（6）在节点周围设计箍筋；（7）计算箍筋的判断内力；（8）考虑箍筋的变形，计算节点的剪力承载能力；（9）根据设计的剪力承载能力与节点荷载比较，判断梁柱节点是否合理。
二、型钢混凝土结构梁柱节点的施工2.1 型钢混凝土结构梁柱节点施工前的准备工作（1）查看节点设计方案，了解节点荷载要求；（2）准备所需的材料：型钢、混凝土浇筑工具、钢筋、弓箍等材料；（3）清理现场，以确保施工的安全性与质量。
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型钢混凝土柱骨架曲线特征点计算方法研究李克杰;陶清林【摘要】收集国内近年来关于型钢混凝土(SRC)柱低周循环加载下的84组试验数据,回归分析峰值位移和屈服位移之比、强化刚度、软化刚度与SRC柱构件主要设计参数(轴压比、配箍特征值、剪跨比、体积配箍率和混凝土强度)之间的关系,提出型钢混凝土柱骨架曲线特征点的计算方法.结果表明:峰值位移和屈服位移之比与体积配箍率、混凝土强度成正比,与轴压比、配箍特征值及剪跨比均成反比；强化刚度系数与配箍特征值、剪跨比成正比,与轴压比、体积配箍率及混凝土强度成反比；软化刚度系数与配箍特征值、剪跨比及混凝土强度成正比,与轴压比、体积配箍率成反比.该结果可为型钢混凝土组合结构的地震反应分析提供参考.%The regressive analysis of the collection of 84-group domestic test data of SRC from cyclic loading experiments shows the relationship between the ratioof maximum displacement & yield displacement, strengthened stiffness, degenerated stiffness and the main design parameters of SRC column, such as axial compression ratio, stirrup characteristic value, shear span ratio, stirrup volumetric percentage and concrete strength, and proposes the calculation method for the characteristic points of SRC column skeleton curve. The study arrives at following conclusions: the ratio of maximum displacement & yield displacement is rising with the increase of stirrup volumetric percentage and concrete strength, and has an inverse relationship with axial compression ratio, stirrup characteristic value and shear span ratio; strengthened stiffness coefficient is in proportion to stirrup characteristic value and shear span ratio, while in inverse proportionto axial compression ratio, stirrup volumetric percentage and concrete strength; while degenerated stiffness coefficient has the positive relationship wilh stirrup characteristic value, shear span ratio and concrete strength, and has negative relationship with axial compression ratio and stirrup volumetric percentage, the results of which can provide reference for seismic response analysis of SRC composite structures.【期刊名称】《安徽工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(030)001【总页数】7页(P71-77)【关键词】型钢混凝土柱;骨架曲线;特征点;参数分析【作者】李克杰;陶清林【作者单位】安徽天宁建筑工程有限公司,安徽六安237000;西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055【正文语种】中文【中图分类】TU398.2结构恢复力模型主要包括骨架曲线、滞回特征、刚度退化规律3个部分，其中骨架曲线是建立结构恢复力模型的基础。
目前，国内外学者对钢筋混凝土框架柱骨架曲线的研究较为全面[1-3]，对型钢混凝土柱骨架曲线则缺乏系统性研究，主要问题在于：受试验条件、试验数量及测试手段的影响，型钢混凝土柱试验骨架曲线离散性较大，难以在建立恢复力模型中被直接采用；现有大多研究成果基于某些特定试件与试验条件而获得，如单一针对普通型钢混凝土构件或高强型钢混凝土构件进行研究；虽然对型钢混凝土柱骨架曲线的主要影响因素进行过参数分析，但未提出确定骨架曲线特征点的有效方法。
笔者结合国家现行《混凝土结构设计规范》[4]和《型钢混凝土结构设计规程》[5]，根据收集到的84组有效试验数据，回归分析得到最大位移和屈服位移之比、强化刚度及软化刚度与SRC柱主要设计参数间的数学关系，提出适用于SRC柱骨架曲线特征点的确定方法，通过计算骨架曲线与试验骨架曲线的对比分析以验证本文相关结论。
1 试验数据收集与分析1.1 试验数据收集揭示构件在压弯剪复合受力状态下的力学性能是国内外学者对型钢混凝土柱进行抗震性能研究的主要途径，通常采用低周往复加载试验方案。
在确保试件尺寸相同或相近的条件下，对李俊华等[6]、蒋传星[7]、孙苍柏[8]、陈才华[9]、刘伟[10]、杨定锋[11]及贾金青[12]提供的直接或间接数据进行收集与整理，得到SRC柱在低周往复荷载下的84组有效试验数据。
1.2 试验数据分析文中抓住如混凝土强度、轴压比、剪跨比、配箍特征值及体积配箍率等对型钢混凝土柱变形能力影响较大的主要因素，略去如截面形状、内嵌型钢牌号、总横截面面积与核心混凝土面积之比、内嵌钢筋（纵筋和箍筋）强度、配钢率及配筋率等次要因素，以期获取可反映构件实际受力状态且便于工程实际应用的SRC柱骨架曲线特征点计算方法。
1.2.1 峰值位移与屈服位移之比基于84组有效试验数据，得到不同试件设计参数下骨架曲线峰值位移与屈服位移之比Δmax/Δy，借助数据分析与处理软件Origin8.0，对Δmax/Δy与混凝土强度 fcu、轴压比n、剪跨比λ、体积配箍率ρv、配箍特征值λv间的数学关系进行拟合，得到图1～5所示的线性拟合公式与规律趋势线。
由图1~5可以看出，Δmax/Δy随着混凝土强度和体积配箍率的增大而增加，随着轴压比、剪跨比和配箍特征值的增大而减小。
将Δmax/Δy视为应变量、诸主要影响因素视为自变量，并近似认为Δmax/Δy与诸主要影响因素间存在线性关系，对84组试验数据进行多元线性拟合，得到Δmax/Δy与混凝土强度、体积配箍率、轴压比、剪跨比及配箍特征值的数学关系式，如式(1)所示。
1.2.2 强化刚度和软化刚度根据《型钢混凝土结构设计规程》[4]第4.2.2条对构件内力与变形计算的若干规定，给出型钢混凝土柱弹性刚度表达式式中：β为截面剪应力分布不均匀系数，矩形截面时建议取值β=1.2；E为材料的弹性模量；I为材料的截面惯性矩；G为材料剪切模量；A为材料截面横截面积，从形式上均可认为是由钢筋混凝土部分的贡献和内嵌型钢部分的贡献组成，按式EI=EcIc+EsIs，GA=GcAc+GsAs计算求解，其中：Ec，Ic，Gc，Ac分别为钢筋混凝土部分的弹性模量、截面惯性矩、剪切模量、截面横截面积；Es，Is，Gs，As分别为内嵌型钢部分的弹性模量、截面惯性矩、剪切模量、截面横截面积。
通过引入强化刚度系数χ1和软化刚度系数χ2，实现利用SRC柱弹性刚度Ke来表示强化刚度Kp和软化刚度Kd，如式(3)所示图6~10为强化刚度系数和软化刚度系数与诸主要设计参数之间的关系。
由图6~10可以看出：强化刚度系数和软化刚度系数与诸主要设计参数基本呈同方向变化，强化刚度系数相对敏感，尤其是对混凝土强度、剪跨比参数更为敏感；随着轴压比、体积配箍率的增加，强化刚度系数和软化刚度系数均呈现小幅度下滑现象，但与剪跨比、配箍特征值存在同方向变化关系；强化刚度系数随着混凝土强度的增大而减小，软化刚度系数随着混凝土强度的增大出现小幅度增加。
为提高拟合公式的实用性，认为强化刚度系数χ1和软化刚度系数χ2与诸主要影响因素间存在线性关系，并分别将χ1和χ2视为应变量、诸主要影响因素视为自变量，对84组试验数据进行多元线性回归分析，得到多元线性拟合公式：式中：Δu为极限位移；FHu为极限荷载。
2 SRC柱骨架曲线特征点的确定研究表明[13]，SRC柱顶水平荷载—位移曲线均近似符合三折线型骨架曲线(如图11所示)，耗能特性可在3个特征点的6项参数取值上得以体现，即屈服点Y(屈服荷载FHy、屈服位移Δy)、峰值点M(峰值荷载FHmax、峰值位移Δmax)、极限点U(极限荷载FHu及极限位移Δu)。
文中选用三折线骨架曲线模型对相关问题进行探讨。
影响骨架曲线特征点的因素很多，文中只考虑主要因素，略去次要因素，结合现行国家规范和规程，利用试验数据回归得到相关表达式，以确定骨架曲线特征点。
2.1 屈服点FHy和Δy的确定在确保研究精度的前提下，结合国家现行规范的相关规定，给出力学分析时的3点基本假定：1)不考虑拉区混凝土所提供的拉应力；2)截面变形规律在荷载作用的任何阶段均符合平截面假定；3)拉区、压区的内嵌型钢和纵筋均具有相同的材料属性。
轴压比较小时，通常会出现大偏心受压情况；轴压比较大时，特别是轴压比超限时，常常会出现小偏心受压。
根据《混凝土结构设计规范》[4]给出的屈服截面力学平衡条件，有：式中：N为轴向力；fc为混凝土轴心抗压强度设计值；b，x，h0分别为柱截面宽度、相对受压区高度、截面有效高度；分别为压区内嵌纵筋和型钢的屈服强度；分别为压区和拉区较小边内嵌纵筋的应力；，σa分别为压区和拉区较小边内嵌型钢翼缘的应力；分别为压区和拉区内嵌纵筋的横截面积；分别为压区和拉区内嵌型钢的横截面积；Naw，Maw分别为型钢腹板承受的轴向合力及其对型钢受拉翼缘和纵向受拉钢筋合力点的力矩，按式(7)，(8)进行确定；e为轴向力作用点至纵向受拉钢筋和型钢受拉翼缘的合力点间的距离，由式(9)进行计算。
当δ1h0＜1.25x，δ2h0＜1.25x，时当δ1h0＜1.25x，δ2h0＜1.25x时式中：δ1，δ2分别为型钢腹板上端和下端至截面上边距离与h0的比值；ξy为柱根部截面屈服时的相对受压区高度；tw为型钢腹板厚度。