新型钢管混凝土柱-钢梁节点性能研究

• 作 者: 李志刚
• 出 处: 内蒙古工业大学
• 发表日期: 2005年01期
• 关键词: 钢管混凝土 节点 加强环 非线性 有限元

钢管混凝土柱是指将混凝土填入薄壁钢管内而形成的组合结构。其借助钢管对核心混凝土的套箍约束作用,使核心混凝土处于三向受压状态,延缓了混凝土受压时的纵向开裂,从而使核心混凝土具有更好的抗压强度和压缩变形能力。其具有承载力高、截面小、重量轻、延性好、耐冲击、耐疲劳、省料和施工方便等优点,较广泛应用于高层超高层建筑、大跨度桥梁中。目前,制约钢管混凝土结构推广应用的主要问题在于其节点构造型式。节点是诸多构件的力流交汇之处,其受力模式较之于一般的构件更为复杂,尤其是在地震作用下。因此,针对钢管混凝土柱—钢梁节点进行研究,探讨其合理、有效的节点构造方案,会有重要的理论意义和应用价值。本文通过列举现有各种型式的钢管混凝土柱节点,针对其设计及应用上的不足,提出梁通柱断式新型加强环节点型式,并同规范(CECS28:90)推荐的外加强环式节点相对比,对其受力性能、节点破坏形态、承载力以及节点诸要素对其约束刚度的影响,用ANSYS 软件进行三维非线性有限元模拟分析,并在此基础上,拟建必要的试验。通过分析表明,本文提出的新型加强环节点,具有较高的承载力、刚度和延性,在其受力性能、耗能机制上要较优于外加强环节点。有限元得出的应力分布符合实际的受力状况,其数值接近并稍高于理论的计算结果。新型节点同外加强环节点一样,并非完全刚接,能够实现“强柱弱梁”和塑性铰形成于环与梁交角处的抗震设计理念,其刚度会受到节点细部、梁柱尺寸以及连接位置的影响,其构造符合建筑设计要求,且更为简洁合理,势必具有较好的适用性。