新型方钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能分析

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钢管混凝土结构由于能够充分发挥混凝土和钢材两种材料的特点,且具有强度高、抗震性能好等优点,近年来在高层建筑中得到较多应用。梁柱节点的性能是影响结构整体性能的关键,但目前对方钢管混凝土柱-H型钢梁节点研究尚不完善。本文在分析以往钢管混凝土柱-H型钢梁连接节点形式的基础上,针对现有节点存在的问题,提出了一种适用于方钢管混凝土柱-H型钢梁的新型节点:钢梁连续贯穿式新型节点。为充分了解该新型节点的受力性能,本文利用ANSYS强大的三维有限元模拟计算能力,采用三维实体单元对钢梁贯穿钢管混凝土梁柱节点建模,对这种新型节点进行了较为系统的分析,主要分析内容与成果如下:1.探讨了新型节点的传力机理,对钢梁连续贯穿式节点和非贯穿式节点的传力机理进行对比分析,结果表明:新型节点由于将梁端水平剪力通过翼缘直接传递到核心混凝土,没有过分依赖节点区混凝土与钢管壁间的粘结力和摩擦力,使得节点的整体刚度有所提高。2.对六种不同构造形式的方钢管混凝土柱-H型钢梁节点分别模拟分析了单调加载和低周反复加载下节点的受力性能,较为精确的分析了节点区应力分布规律、各节点的破坏模式、节点滞回性能、耗能性能及极限承载力。探讨了轴压比大小对新型方钢管混凝土柱-H钢梁节点性能影响。结果表明:哑铃型节点的抗弯承载力远高于其它节点,节点破坏时在节点核心区域外形成塑性铰,能满足现行的抗震设计规范“强柱弱梁、强节点弱杆件”的抗震设计原则。3.分析了影响哑铃型节点刚度的主要因素,确定影响节点刚度的各参数对节点刚度的影响规律。结果表明:在所有的影响因素中,对节点承载力影响最大的是梁截面高度,对节点刚度影响最大的是梁截面宽度。核心混凝土使哑铃型节点刚度、承载力大幅度提高,设计时混凝土对节点刚度的提高可做安全储备。
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