钢梁—型钢混凝土柱节点受力性能的有限元分析

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型钢混凝土结构将是今后高层建筑应用的主要结构形式之一,然而目前对于这种结构的研究还不完善。为了对型钢混凝土节点受力性能有更好的了解,有必要对其进行非线性有限元分析。本文应用有限元分析软件ANSYS对钢梁—型钢混凝土柱节点在低周反复荷载作用下进行模拟。本文采用分离式有限元模型,型钢和钢筋混凝土分别选用不同的单元,钢筋混凝土部分采用整体式模型,将钢筋弥散到混凝土中,忽略了型钢混凝土节点核心区各构件间的粘结滑移性能,用非线性有限元方法分析了节点的受力性能。根据有限元计算结果,对型钢和混凝土的应力应变进行分析,得到了节点的三种失效模式:梁铰型、混合型和节点核心区剪切型。然后分析了节点的滞回特性,并与纯钢结点作比较。通过计算结果表明:对于失效模式为梁铰型的节点,型钢和钢筋混凝土分别选用不同的单元,钢筋混凝土部分采用整体式模型,能够节省计算时间,同时又能满足计算精度要求;对于失效模式为节点核心区剪切型的节点,则计算结果产生一定的误差。 在此基础上,对失效模式为核心区剪切型节点的影响参数做了的分析。分析表明:轴压比对节点的开裂荷载和极限荷载的提高是有利的,而且随之增大而提高,然而轴压比的增大不但增强了效应,而且导致了节点刚度的退化,因此轴压比应该受到限制;节点抗剪承载力随着型钢腹板厚度的增大而提高;混凝土强度对节点的开裂荷载和极限荷载的影响也比较明显,随着混凝土强度的提高而提高。最后探讨了节点抗剪承载力计算公式。
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