矩形钢管柱和钢管混凝土柱的钢梁分析

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1、76低温建筑技术2014年第9期(总第195期)矩形钢管柱和钢管混凝土柱的钢梁分析刘志全，王颖(沈阳工业大学。沈阳110870)【摘要】利用有限元软件ABAQUS模拟计算以螺栓连接的矩形钢管柱一钢梁节点和矩形钢管混凝土柱一钢梁节点，这两种节点都是通过螺栓和法兰板施加预紧力连接的，在建立节点模型时，钢管采用壳单元(S4R)，钢梁和混凝土采用实体单元(C3D8R)。模拟结果表明：本研究选取轴压比为0．3，经过计算后选用柱顶承载力相同的节点，以低周循环荷载加载方式对这两种节点进行加载，通过对荷载一位移滞回曲线、耗能性能、骨架曲线、刚度及强度退化等分析，

2、了解二者的抗震性能。对两节点模拟结果比较，矩形钢管柱一钢梁节点抗震性能低于矩形钢管混凝土柱一钢梁节点抗震性能。利用ABAQUS能够准确地模拟出这两种节点的静力性能，并能够减少工作量，节约经费。可谓同类型的论文提过参考。【关键词】节点；有限元分析；静力性能；抗震性能【中图分类号】TU375【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2014)09—0076—03钢管混凝土组合结构能够从分发挥钢材和混凝土各自式中tan0=Es；If,=1．6；s“=10e；s=100~r。的优点，具有广泛的应用前景J，这种组合结构受到了工程(2)混凝土本构关系。

3、混凝土是一种非常复杂的复界的广泛关注，研究者对其性能也进行了大量的分析。本合多相材料。ABAQUS中提供了混凝土本构模型，由于矩形研究选取轴压比为0．3时，在低周循环荷载作用下的力学性钢管中的混凝土处于三向受压的状态，所以采用了D—P能进行了对比分析，对矩形钢管柱一钢梁和矩形钢管混凝模型，采用不相关流动法则，混凝土膨胀角可人为指定土柱一钢梁两种节点形式。节点柱和梁的连接形式在考虑膨胀角为24．4叭，用于矩形钢管混凝土计算中。在施工问题的情况下采用螺栓施加预紧力方式连接。在设计ABAQUS中需要定义混凝土应力一应变关系，本文采用了刘时柱的极限承载力

4、高于设计值，柱的极限承载力高于梁的威根据大量试验提出的应力一应变关系，该曲线是在混极限承载力；在设计时梁破坏时螺栓要处于弹性阶段，以确凝土加约束效应后单轴单轴作用下的应力一应变曲线。采保这两种节点满足“强柱弱梁，强节点弱构件”的设计原则；用多点模拟实际材料曲线，更能接近真实材料性能。应力从模拟结果中的刚性、强度、延性等方面来比较这两种节一应变关系函数表达式见式(2)：点；从荷载一位移滞回曲线来看滞回环比较饱满和稳定，矩≤l形钢管柱一钢梁低于矩形钢管混凝土柱一钢梁节点形式的(2)>1抗震性能。1有限元模型建立式中，=8／e0；y=tr／tr0；0=

5、(N／mm2)；60=占+800··10-6；=(1300+12．)·10一；=1．6+lr0·l1‘5；s=A

6、／Ac为混凝土轴心抗压强度设计值；A为钢材的截面面积；A：为混凝土的截面面积；为构件截面的约束效应系数；o。为构件截面含O钢率。与(3)单元模型的建立。矩形钢管柱一钢梁节点模型图1钢材的。∈系中钢管的尺寸为：250mmX250ram×12mm，钢梁尺寸：(1)钢材本构关系。钢材应力一应变曲线采用三线294mm×200mm×12mm×8mm；矩形钢管混凝土柱一钢梁模型，如图1所示。此模型能比较准确的反映出钢材在反复节点模型中钢管尺寸：2

7、50mmX250mmX6mm，钢梁尺寸：循环荷载作用下的应力一应变全过程的钢材特性，适用于294mmX200mm×12ram×8mm，钢材采用Q235低碳钢屈服延性较好的构件。本文中钢材的屈服强度为280N／mm，应强度280N／mm；混凝土采用C30。钢梁和钢管柱通过螺栓力一应变关系函数表达式见式(1)：形式连结。钢管内的混凝土在施加荷载时钢管与混凝土会≤s产生滑移，会导致混凝土与钢管之间存在切向摩擦，本计算sy

8、模型中钢管柱选用壳单元(S4R)，梁和混凝土选用78低温建筑技术2014年第9期(总第195期)3结语l^．(1)当轴压比为0．3时，矩形钢管柱一钢梁节点和矩形钢管混凝土柱一钢梁节点的荷载一位移滞回环比较饱、满，无的“梭形”现象，这两种节点形式都有较好的抗震性能D．6和耗能能力。o．4(2)矩形钢管柱一钢梁节点和矩形钢管混凝土柱一钢梁节点两种节点形式，在柱顶承载力相同的情况下，在梁0△J端施加低周循环荷载得出荷载一位移滞回曲线、耗能性能、骨架曲线、刚度和强度退化以及位移延性等关系曲线进行(n)强度退化曲线比较分析，得出矩形钢管混凝土柱一钢梁节优于

9、矩形钢管★-未填充混凝土一填充混凝土柱一钢梁节点。参考文献[1]尧国皇．采用塑性损伤模型分析钢一混凝土组合构件的静力分析[J]．建筑钢结