钢筋网约束不贯通式矩形钢管混凝土柱—梁节点轴压性能的基础研究

• 作 者: 段伟宁
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 钢管混凝土 柱-梁节点 轴压试验 有限元分析 局部承压 钢筋网

钢管混凝土结构由于能充分发挥钢材和混凝土两种材料的性能，具有良好的承载力和延性，在高层、超高层建筑结构设计中被广泛采用。目前，国内钢管混凝土结构设计普遍采用钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁连接节点，但缺少针对方、矩形钢管混凝土柱-混凝土梁节点构造形式的系统研究。本文以采用环梁加强的圆形不连通式节点为基础，提出了采用钢筋网约束的节点区柱钢管不贯通式矩形钢管混凝土柱-梁节点。该节点的特点是，钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖梁连接时，柱钢管在节点区上下断开，使得框架梁纵筋可以在节点区直接贯通，从而保证梁端弯矩及剪力的有效传递。同时采用水平钢筋网加强节点区，保证节点区的轴向承载力。为研究该节点轴向受力性能，本文开展了以下几个方面的研究工作：（1）以节点几何尺寸、钢管混凝土柱截面尺寸和节点区钢筋网体积配筋率为参数，设计并进行了11个方形和22个矩形节点试件的轴压试验。分析各参数对试件破坏形态、极限承载力以及变形性能的影响。试验表明，采用钢筋网约束的节点试件具有较高的轴压承载力和良好的延性，延性破坏过程。各参数中，节点高度、节点区体积配筋率以及柱长宽比对节点性能的影响显著。（2）利用有限元软件，对节点区局部承压的模型进行了弹性分析，研究了弹性状态下，节点域内的应力分布情况，通过参数分析研究了各参数对应力分布的影响，其结果与试验结果吻合；还对典型试件进行了非线性有限元分析，通过与试验结果对比验证了有限元模型的正确性。非线性有限元分析可以较好的模拟轴压试件的变形及极限承载力、裂缝开展及钢筋应变分布规律。（3）初步探讨了本文中节点的破坏机理。在混凝土局部承压理论和约束混凝土理论的基础上，结合试验结果推导了钢筋网约束矩形节点的轴压承载力计算公式。理论公式与试验结果吻合良好。