钢管混凝土—钢筋混凝土环梁节点抗震性能有限元模拟

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gamebugs2009
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目前,钢管混凝土结构由于其优越的性能正日益得到人们高度的重视和广泛的应用。然而近年来一些大地震的震害表明,钢管混凝土连接节点的震害比人们预计的要严重的多。由于节点形式的多样性和受力的复杂性,国内外对钢管混凝土柱—梁连接节点方面的研究尚处于起步阶段,很不完善,尤其是对半刚性节点受力性能的研究。2002年方小丹等人通过低周往复荷载的试验方法对钢管混凝土—钢筋混凝土环梁节点的抗震性能进行了研究,结论具有较高的参考价值。但是由于其缺乏精确的有限元数值模拟,所以无法直观地了解各细部受力情况。针对此问题,本文在总结其他学者的研究的基础上,利用ANSYS强大的三维有限元模拟计算能力,对钢管混凝土—钢筋混凝土环梁节点进行了三维建模分析。较为精确地分析节点区应力分布,弥补了试验中无法直观地了解各细部受力情况的缺陷,并将分析结果与试验结果进行了比较分析。研究结果表明:(1)钢管混凝土—钢筋混凝土环梁节点破坏始与框架梁与环梁接触处的钢筋屈服,混凝土开裂。(2)与环梁接触处的钢管中的应力最大,也最容易屈服,加载始末,最大应力都出现在这个区域。(3)结构破坏时抗剪环还未屈服,说明抗剪环的抗剪承载力和钢管与环梁的摩擦力足以承受钢管混凝土对钢筋混凝土环梁的剪力。(4)混凝土的开裂始于环梁0°和180°方向区域,然后环梁与框架梁接触处的混凝土开裂。大约在-25°与25°处,是混凝土裂缝集中的地方,最后裂缝向环梁两边蔓延。(5)钢筋中的最大应力集中在环梁与框架梁的接触处,可以通过增加此处的钢筋用量来提高构件的性能。(6)环梁与钢管混凝土柱产生滑移,最大值为4.5mm。(7)梁端的F-θ滞回曲线和骨架曲线在混凝土破坏之前与试验曲线吻合较好,体现了良好的抗震性能。(8)合理的三维有限元模拟,可以弥补试验观察的不足,揭示试验无法观测到的细节,是对节点内部的应力变化深入了解的有效方法。
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