方钢管混凝土结构芯钢管节点的有限元分析

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本文在总结国内外现有方钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁节点的基础上,将一种不连通的芯钢管节点用于方钢管混凝土柱与混凝土梁连接的节点,这种节点的特点是节点区外方钢管间断,用芯钢管连接,在外钢管间断范围设置密排环形钢箍,钢筋混凝土梁中纵筋可全部直通,芯钢管节点使梁与节点区混凝土成为一体,能够很好的传递弯矩、剪力及轴力。 本论文模拟方钢管混凝土框架结构工程中的梁柱节点,建立分析模型,采用现有钢管混凝土结构设计方法,设计了方钢管混凝土结构的缩尺节点构件并通过大型有限元程序ANSYS对此方钢管混凝土节点模型进行非线性有限元分析,研究了节点的可行性及基本力学性能,主要包括以下内容: 1.在节点模拟分析前,对各国规范作了对比分析,初步研究了方钢管混凝土柱的承载力问题,选择方钢管混凝土柱及节点承载力的计算公式,通过计算提出了芯钢管节点的构造形式。 2.模拟分析了对柱顶单调加载和对梁加载时的受力性能,得出了节点区和方钢管柱的混凝土、钢管、钢筋的应力分布。 3.分析芯钢管节点模型的破坏过程、破坏形态、分析结果表明模型试件的最终破坏源于方钢管混凝土柱的破坏,新型节点具有良好的力学性能,完全满足“强柱、弱梁、节点更强”的抗震设计要求。 4.由于在节点核心区配置了芯钢管、竖向及环向钢筋,柱方钢管断开,没有影响方钢管混凝土的连续性,节点的受力状况得以大大改善。
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