钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

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浅谈钢管混凝土结构抗震性能研究

浅谈钢管混凝土结构抗震性能研究

浅谈钢管混凝土结构抗震性能研究摘要:本文论述了钢管混凝土构件、梁柱节点、空间桁架动力性能和框架结构等方面研究结论,并提出有待解决的问题。

关键词:钢管;混凝土结构;抗震性能钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。

其工作实质在于钢管及其核心混凝土的协同互补和相互作用。

由于这种相互作用,使钢管混凝土具有一系列优越的力学行能,同时也导致了其力学性能的复杂性。

钢管混凝土构件在受力过程中,由于钢管对其核心混凝土的约束作用,使混凝土材料本身性质得到改善,即强度得以提高,塑性和韧性得到改善。

同时,由于混凝土的存在可以有效地提高钢管的稳定性。

因此,研究钢管混凝土结构抗震性能不能简单的与混凝土结构的抗震性能进行加减,而必须通过相应的试验研究来得出相应的结论。

1.钢管混凝土梁柱节点的抗震性能国内外专家学者提出了一些有代表性的节点型式,并从构造型式,力学性能,工作机理方面进行了试验研究。

但真正对节点进行抗震性能方面的研究是从20世纪90年代才开始,主要通过节点核心区的工作性能,不存在绝对的刚接节点,而铰接节点的原理和构造都比较简单,只要设置牛腿传递梁端剪力。

因此,下文主要针对刚接节点的抗震性能进行探究。

目前钢管混凝土刚性节点类型主要有:外加强环式节点,承重销式和穿心钢板式节点;肋板式节点;钢筋环绕式节点;钢筋混凝土环梁式节点。

当钢管截面尺寸较大时,还可采用内加强环式节点、锚定式节点、十字板式节点和钢筋贯通式节点等。

1.1承重销式和穿心钢板式节点根据几种不同的承重销式和穿心钢板式节点的试验研究可知,尽管各试件的破坏形态不同,但都表现出良好的延性。

在钢管混凝土柱-钢筋混凝土单梁暗牛腿节点的试验中,节点的破坏均发生在梁端,出现塑性铰,且两个加载方向均表现出良好的耗能能力,滞回环饱满,成梭形,说明抗震性能良好。

因此,此类节点具有传力明确,受力安全可靠,塑性性能好,但存在着用钢量大,且管内的焊接较困难等问题。

1.2钢筋环绕式节点通过对钢筋网或环形钢筋加强钢管不直通式节点进行了试验研究,该类节点的特点是钢管混凝土柱的钢管在梁柱节点区不直接通过,节点区混凝土采用梁板的强度等级,由此产生的轴向承载力的下降,通过采用环梁加大节点区截面,并配置水平钢筋网或环形钢筋来加强和提高。

方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点受力性能分析

方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点受力性能分析

方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点受力性能分析一、引言A. 研究背景B. 目的和意义C. 国内外研究现状二、方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点设计方案A. 连接节点设计原则B. 方钢管混凝土柱设计方法C. H型钢梁栓接双T板设计方法三、连接节点受力分析A. 受力情况分析B. 等效应力法分析C. 有限元模拟分析四、节点抗震性能分析A. 叠合细观模型B. 轴向荷载作用下节点抗震性能分析C. 地震作用下节点抗震性能分析五、结论及展望A. 结论B. 展望未来研究方向注:以上为提纲,具体内容需根据题目要求和实际研究深入拓展。

第一章:引言一. 研究背景随着建筑业的飞速发展,越来越多的高层建筑被兴建。

因此,抗震性能成为关注的重点之一。

连接节点是建筑结构中最容易受到外部压力和力的区域,连接节点的抗震性能对整个结构的抗震性能具有重要影响。

二. 目的和意义本研究旨在分析方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点的受力性能,并进一步提高连接节点的抗震性能,以保障建筑结构的整体稳定性。

三. 国内外研究现状国内外已有许多关于连接节点抗震性能的研究。

国外学者认为,双板或多板连接节点的梁端板的作用是将纵向力转移到两个梁端板之间的扣板上。

而国内主要聚焦于预制构件、钢结构连接节点等,对于方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点的研究还比较少。

在此背景下,本文以方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点为研究对象,探讨其受力性能,提高连接节点的抗震性能,为建筑结构的抗震设计提供理论支持。

第二章:方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点设计方案A. 连接节点设计原则连接节点作为建筑结构的关键部分,其设计应尽可能简单可靠,且满足设计规范的要求。

同时,连接节点的设计应考虑以下原则:1. 维持连接节点的完整性和连贯性;2. 保持材料利用率的高效性;3. 设计应充分考虑结构的受力特点,以实现设计的可靠性和经济性。

B. 方钢管混凝土柱的设计方法方钢管混凝土柱由钢管和混凝土组成,既具有钢管的刚性和可靠性,又有混凝土的承载能力。

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

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—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

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。

装配式钢管混凝土柱_带钢接头钢筋混凝土梁节点抗震性能试验研究_焦安亮

装配式钢管混凝土柱_带钢接头钢筋混凝土梁节点抗震性能试验研究_焦安亮
* 国家重点研发计划课题( 2016YFC0701705 ) 。 Email: jiaoal @ cscec. 博士, 教授级高级工 程 师, 作者简介: 焦安亮, com。
“建筑工业化 ” 和 及“住宅产业化 ” 升级需求的不断 提高, 装配式结构因其主要受力构件和部件采用工 厂化生产、 现场装配施工, 与传统的现浇建造方式相 比, 具有生产效率高、 施工质量好、 施工工期短、 建筑 全寿命消耗低、 绿色环保等优势, 而成为国际公认的 可持续发展结构
图1
柱端预埋钢接头
如图 7 所示 , 全程采用位移控制加载 , 具体加载过
第 47 卷 第 10 期
焦安亮, 等. 装配式钢管混凝土柱带钢接头钢筋混凝土梁节点抗震性能试验研究
55
图4
试件编号及尺寸
图5
试件构造详图
程如下 : ( 1 ) 试验开始时, 先取 0. 4 ~ 0. 6N ( 柱顶施加轴 力) 加卸载一次, 消除装置初始缺陷的影响。 JD1 , JD2 分 300 , 600 , 900kN 三级加载, JD3 , JD4 , JD5 分 600 , 900 , 1 000 , 1 100kN 四级加载, JD6 分 600 , 900 , 1 200kN 三级加载。
[12]
对两端带 有 H 型 钢 接 头 的 预 应 力
叠合梁进行了抗弯性能试验 , 结果表明 , 这种预制 梁的抗弯 性 能 良 好 , 钢 接 头 处 的 滑 移 不 明 显。 但 这种连接方 式 在 接 头 处 会 使 截 面 刚 度 产 生 突 变 、 楼板施工较困难 。 然而, 已有相关研究表明, 连接部位主要集中在 柱边或节点核心区, 连接方式局限在栓焊或加强环 式连接, 节点区施工复杂、 施工质量难以保证, 节点 尺寸也受建筑使用功能的限制。本文结合装配式建 筑和钢管混凝土柱钢筋混凝土梁连接节点的优点, 提出一种新型装配式方钢管混凝土柱钢筋混凝土 梁节点。并针对该类节点制作了 6 个足尺节点模 型, 进行了节点模型的低周往复加载试验 , 对其抗震 性能进行研究。 1 节点介绍 钢筋混凝土梁节点中 装配式方钢管混凝土柱的预制梁为带钢接头钢筋混凝土梁, 在梁和柱连接 处预埋一定长度的工字形钢接头, 并采用焊接和螺 栓连接的方式将预制构件连接成整体 。柱内设置十 字形内隔板( 简称十字板 ) , 十字板与柱端预埋钢接 , 头的腹板为一整体 在柱壁钢板上切割出对应豁口 然后焊接上下翼缘形成柱端预埋工 后插入十字板, 字形钢接头( 图 1 ) 。上下层预制钢管混凝土柱之间 采用焊接连接, 管内混凝土为现场浇筑, 且管内混凝 土的施工缝留置在钢管拼接焊口 500mm 以下的位 2

钢梁——型钢混凝土柱节点的力学性能研究及有限元分析的开题报告

钢梁——型钢混凝土柱节点的力学性能研究及有限元分析的开题报告

钢梁——型钢混凝土柱节点的力学性能研究及有限元分析的开题报告一、研究背景随着建筑结构的发展和创新,钢-混凝土组合结构已广泛应用于高层建筑、大跨度桥梁等工程领域。

钢梁与混凝土柱的节点作为结构的重要组成部分,其力学性能研究对于保证结构的安全性和可靠性具有重要意义。

因此,本研究将围绕着钢梁与型钢混凝土柱节点的力学性能展开深入探究。

二、研究目的本研究的主要目的是研究钢梁与型钢混凝土柱节点的力学性能,包括节点的承载能力、变形性能、应力分布等。

通过理论分析和有限元模拟,获得更加准确有效的结构力学性能参数,为结构设计和优化提供科学依据。

三、研究内容1. 钢梁与型钢混凝土柱节点的受力分析与计算;2. 计算节点的承载能力和变形性能;3. 分析节点的应力分布规律;4. 基于有限元方法进行节点力学性能模拟并与理论计算结果进行比较分析。

四、研究方法本研究将采用力学理论分析和有限元模拟相结合的方法,首先通过理论计算分析钢梁与型钢混凝土柱节点的力学性质,并比较不同节点尺寸和材料等参数的影响。

接着,使用ANSYS等有限元分析软件进行节点力学性能模拟,并对模拟结果进行验证和分析。

五、研究意义本研究将对于钢梁与型钢混凝土柱节点的力学性能提供深入探究和分析,为结构设计和优化提供科学依据。

同时,本研究可为该领域的进一步研究提供参考依据和方向,促进结构理论及工程设计发展。

六、研究进度安排1. 文献调研及综述写作(2周);2. 理论分析及计算研究(3周);3. 有限元模拟及结果分析(4周);4. 论文撰写及修改(3周);5. 答辩准备和展示(1周)。

七、预期成果本研究预期能够获得的主要成果包括:结构力学性能理论计算结果、有限元模拟结果对比分析、结论及建议等。

同时,在该领域的研究还可为相关领域提供借鉴意义,推动工程设计理论的不断发展。

钢管混凝土柱-钢梁环板节点力学性能与设计方法研究的开题报告

钢管混凝土柱-钢梁环板节点力学性能与设计方法研究的开题报告

钢管混凝土柱-钢梁环板节点力学性能与设计方法研究的开
题报告
钢管混凝土柱-钢梁环板节点是一种常见的结构形式,被广泛应用于高层建筑和
桥梁等工程中。

该节点在结构中起着连接柱、梁、环板等构件的作用,其力学性能直
接关系到结构整体的安全性能和耐久性。

目前,学术界和工程实践中对钢管混凝土柱-钢梁环板节点的研究仍存在一定的
不足。

对该节点的力学性能、承载能力、变形性能等方面的研究仍需进一步深入,同
时需要寻求更为合理有效的设计方法。

本文将从以下几个方面进行研究:
1. 钢管混凝土柱-钢梁环板节点的力学模型建立:通过分析该节点的受力机理和
力学性质,建立其力学模型,探究节点受力性能和承载能力的变化规律。

2. 钢管混凝土柱-钢梁环板节点的承载能力计算方法:根据节点的力学模型,提
出一种合理有效的承载能力计算方法,以评估节点的安全性能。

3. 钢管混凝土柱-钢梁环板节点的变形性能研究:分析节点在受力下的变形规律
和变形对节点整体性能的影响,以及对变形进行控制的方法。

4. 钢管混凝土柱-钢梁环板节点的设计方法研究:综合以上几个方面的研究成果,提出一种基于节点力学性能和承载能力等要求的设计方法,为工程实践提供指导和支持。

本文将采用实验和数值分析相结合的研究方法,通过试验验证模型的正确性,分析节点的力学性能和承载能力等参数,并针对不同情况进行分析。

通过研究,旨在为
钢管混凝土柱-钢梁环板节点的设计和实际应用提供科学的理论依据和实践指导。

钢筋混凝土柱-板节点抗震性能试验研究

钢筋混凝土柱-板节点抗震性能试验研究

钢筋混凝土柱-板节点抗震性能试验研究一、研究背景钢筋混凝土结构是一种常见的建筑结构,其节点作为结构中的重要组成部分,对结构的整体性能起着至关重要的作用。

在地震等自然灾害的冲击下,节点易受到破坏,从而影响整个结构的稳定性和安全性。

因此,对钢筋混凝土节点的抗震性能进行深入研究,提高其抗震性能,具有非常重要的意义。

二、研究目的本研究旨在通过试验,探究钢筋混凝土柱-板节点在不同受力状态下的破坏机理和承载性能,为提高结构抗震能力提供参考。

三、试验方案1.试验对象本试验选取的是常见的钢筋混凝土柱-板节点,柱截面尺寸为400mm×400mm,钢筋种类为HRB400,混凝土强度等级为C30。

板厚为100mm,钢筋种类和混凝土强度等级与柱相同。

2.试验装置试验采用静力加载方式进行,采用液压伺服试验机进行加载。

试验装置主要包括静力加载系统、数据采集系统、图像采集系统等部分。

3.试验方案试验分为两组,一组为正常受力状态下的试验,另一组为侧向受力状态下的试验。

正常受力状态下的试验按照设计荷载进行加载,加载过程中记录节点的位移、应力等数据。

侧向受力状态下的试验按照不同的偏心距进行加载,分别为0、50、100、150、200mm,记录节点的位移、应力等数据。

四、试验结果与分析1.正常受力状态下的试验结果正常受力状态下的试验结果表明,节点在荷载作用下呈现出较好的整体性能,节点的承载力较高,破坏模式主要为柱端开裂和板中心下沉。

在试验过程中,节点的位移随荷载的增加而增加,但位移量较小,表明节点在正常受力状态下的变形较小。

2.侧向受力状态下的试验结果侧向受力状态下的试验结果表明,节点的承载能力随偏心距的增加而减小,破坏模式主要为柱端开裂和板中心下沉。

当偏心距达到150mm时,节点的承载能力明显下降,在荷载达到设计荷载的60%时,节点已经发生了破坏。

此时,节点的位移随荷载的增加而增加,位移量明显大于正常受力状态下的位移量。

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Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2018, 7(3), 421-427Published Online May 2018 in Hans. /journal/hjcehttps:///10.12677/hjce.2018.73048The Experimental Research on CyclicBehavior of Beam-CFST Column ConnectionsLi He, Yisheng Zhao, Jie Luo, Shiqiang MeiYunnan Construction Engineering Steel Structure Co., Ltd., Kunming YunnanReceived: May 3rd, 2018; accepted: May 15th, 2018; published: May 22nd, 2018AbstractIn recent years, with the promotion and development of steel structure in residential market, concrete filled steel tubular column is formed by the reliable connection of the horizontal compo-nent such as beam and plate. The calculation method and construction measures of concrete filled steel tubular joints are the key problems in design. In this paper, the stress distribution of the joint is studied. The load-displacement cures of the joints are obtained, as well as the yield strength and the ultimate strength. It indicates that joints filled with concrete have preferable stiffness and ductility.KeywordsJoint, Load-Displacement Curve, Yield Strength, Stiffness钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究何力,赵一盛,罗杰,梅世强云南建投钢结构有限公司,云南昆明收稿日期:2018年5月3日;录用日期:2018年5月15日;发布日期:2018年5月22日摘要随着住宅钢结构的推广发展,钢管混凝土柱与梁、板等水平构件的连接形成重要的结构体系,特别是形成抵御地震作用的抗侧力体系。

因而钢管混凝土节点的计算方法和构造措施是设计中非常关键的环节。

本文研究了节点的应力分布规律,得到了荷载位移曲线、节点的屈服强度。

分析表明,填充混凝土的扁钢柱节点具有较好的刚度和延性。

何力等关键词节点,荷载-位移曲线,屈服强度,刚度Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言近年来,装配式住宅的推广发展促使钢管混凝土柱-H型钢梁形成的结构体系大量应用于工程中。

方钢管混凝土构件中的混凝土由于受到钢管的制约,增强了核心混凝土的延性,由于核心混凝土的存在,使得钢板抗局部屈曲的能力及构件的抗火能力大大增强。

并且这种组合构件可节省费用和加快施工速度。

节点是框架结构中的重要组成部分,起着在梁与柱间传递弯矩和剪力的作用[1],它直接影响整个结构的强度和刚度。

我国自1976年唐山地震以后,同济大学、西安冶金建筑科技大学等多家科研院所开展了大量结构抗震实验研究[2]。

1987年,高小旺等通过对工程实例中框架节点的分析和处理,指出使抗震鉴定与加固达到经济有效目的的框架节点抗震鉴定与加固的措施[3]。

1991年,蒋永生等通过6个节点足尺实验,采用3种人工铰方案得出了较方便的承载力计算方法并提出设置人工塑性铰的建议[4]。

国内对方钢管柱-H型钢梁节点的研究还很少,文[5]曾做过方钢管混凝土柱-H型钢梁的拉伸试验,但并没有如期得到节点的极限强度。

2. 模型概况节点构件的受力示意图见图1,各板件尺寸及参数见表1,梁的一端施加反复荷载F。

构件局部适当简化。

整个计算模型范围为:钢柱竖向及钢梁水平向长度为1米,其中X向为钢梁轴向,Y向为其横向,Z向为钢柱轴向。

计算网格采用8节点六面体单元,整个计算域共剖分5763个单元和7746个节点。

计算网格见图2。

3. 计算参数与荷载针对不同的材料特性,计算过程中考虑了两种材料本构模型,对混凝土采用损伤塑性模型,对钢梁柱采用理想弹塑性模型。

3.1. 混凝土本构模型分析采用的混凝土为C50,由于混凝土本构模型较为多样,不同分析软件自带数学模型也各异,其关键在于对混凝土非线弹性行为的描述[6]。

本文所引述的为混凝土损伤塑性模型,材料的两个主要失效机制为拉伸开裂和压缩破碎,其单轴的开裂及压缩行为见图3,拉压应力-应变曲线参考《混凝土设计规范(GB50010)》及相关文献[7]。

材料弹性参数见表2。

3.2. 钢梁柱本构模型钢材为Q345,应力-应变采用多线性随动强化模型,屈服强度为345 MPa,应变硬化阶段强度最大值为450 MPa,对应的屈服应变值为0.01,其值约为弹性应变6倍,材料弹性参数见表2 (图4)。

何力等Figure 1. Node schematic diagram图1. 节点示意图Figure 2. The finite element mesh图2. 计算网格Figure 3. Stress-Strain curve of concrete图3. 混凝土应力-应变曲线何力 等Figure 4. Stress-Strain curve of steel 图4. 钢材应力-应变曲线Table 1. The parameter list of plate 表1. 板件几寸参数表材料 参数钢管混凝土柱t c /mm h c /mm b c /mm 混凝土 10 400 200 C50 钢梁h B b B t bw t b 300 180 126贴板h s l s t s 40025010Table 2. Calculation parameters 表2. 计算参数材料 弹性模量(GPa)泊松比μ 密度(Kg/m 3) C50混凝土 34.5 0.2 2450 Q345钢2060.378503.3. 计算荷载本次计算受力为钢管混凝土柱的上、下端位移固定,梁端的竖向荷载施加于自由端截面。

为了保证荷载施加截面的整体性,将梁自由端截面各节点的竖向位移分别进行了耦合。

荷载F 最值大小为400 KN ,总时长10 s ,单个循环加载时长1 s ,分析步长0.02 s ,整个荷载随时间分布见图5。

4. 计算结果分析4.1. 整体应力及变形分析提取整个计算时段中各点处应力最值,其结构整体应力最大值分布见图6,图中所示为Von Mises 应力分布云图。

由图可见,结构的最大应力主要出现在梁翼缘与贴板的连接部位,最大值为450 MPa 。

另外以及贴板边缘与钢柱交界位置出现一定的应力集中现象。

梁端在反复加载下,结构整体塑性区域分布见图7。

由图可见,钢梁的薄弱区域为其与贴板的交界部位,而计算过程中也验证此点。

在屈服之前梁翼缘与贴板相交处的应力总是大于贴板与柱壁相交处,只有当梁截面开始进入塑性区后,贴板与柱壁相交处的应力才开始接近屈服应力。

何力等Figure 5. Curve of load distribution图5. 荷载分布曲线图Figure 6. The cloud map of MISE stress图6. 整体MISE应力最大值分布图Figure 7. The distribution map of plastic regional图7.整体塑性区域分布图结构整体变形最大值分布见图8,由图可见,其最大位移为钢梁的自由端,约20 mm,而靠近贴板处梁的位移明显降低。

另针对该节点处变形,选取了几个特征点进行分析,详见表3。

4.2. 局部应力及变形分析针对节点处,单独提取5个特征点,以对整个构件受力过程进行分析。

特征点位置见图9。

D点应力随时间变化分布见图10。

何力等Table 3. The maximum stress and displacement table of feature points表3. 特征点应力及位移最值表特征点应力最值(MPa) 位移最值(mm) 位置A 450 5.4 节点域端部梁翼缘中间部位B 450 2.2 节点域端部梁腹板中间部位C 211 0.06 梁翼缘与柱连接中间部位D 346 0.07 梁翼缘、贴板与柱连接处E 280 0.4 梁翼缘与贴板连接中间部位Figure 8. The distribution map of deformation图8. 整体变形最大值分布图Figure 9. The distribution map of feature point图9. 特征点位置分布图Figure 10. The MISE stress distribution diagram with C characteristic point图10. C特征点MISE应力随时间分布图何力等Figure 11. The P-delta hysteresis curve of steel beam图11. 钢梁P-Δ滞回曲线4.3. 荷载—位移滞回曲线分析考虑梁端处的反复加载,提取该处的荷载及位移进行分析。

整个过程中钢梁的P-Δ滞回曲线见图11。

由图可见,所施加的荷载F其值已接近构件承受极限,滞回曲线在钢梁发生屈服后呈现明显的非线性,整个曲线形状相似,能够反映出节点受力的基本特性。

5. 结论通过以上有限元分析结果,可得出以下简要结论:1) 钢梁与贴板相交处、贴板与柱壁相交处的应力对节点的强度起控制作用。

2) 钢梁P-Δ滞回曲线的变化规律合理,通过计算可以很好反应梁柱节点的荷载承受极限,为工程设计提供参考。

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