矩形钢管混凝土t型受压节点受力性能的有限元分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2007年6月第4卷第2期深圳土木与建筑VOL．4No．2JUN2007矩形钢管混凝土T型受压节点受力性能的有限元分析尧国皇宋宝东黄用军谭伟(中建国际[深圳]设计顾问有限公司)【摘要】在选择了合理的钢材和核心混凝土的本构关系模型的基础上，利用通用有限元软件ABAQUS对矩形钢管混凝土T型受压节点荷载一变形关系曲线进行了计算，计算曲线与实验曲线进行了比较，基本吻合，然后对矩形钢管混凝土T型受压节点荷载一变形关系进行了全过程分析。在本文研究结果的基础上，可采用ABAQUS对矩形钢管混凝土T型受压节点的工作机理进行更为深入的研究。本文的研

2、究成果可为相关研究提供参考。【关键词】矩形钢管混凝土T型节点荷载一变形关系有限元法1．前言本文在选择了合理的钢材和核心混凝土的本构关系模型的基础上，利用通用有限元软件ABAQUS对矩矩形钢管对核心混凝土的约束效果不如圆钢管显著，但仍有很好的效果，可以提高构件的延性，而形钢管混凝土T型受压节点荷载一变形关系曲线进行了计算，计算曲线与实验曲线进行了比较，基本吻且矩形钢管混凝土具较好的抗弯能力和抗扭能力，合，然后对矩形钢管混凝土T型受压节点荷载一变形与圆钢管混凝土相比，矩形钢管混凝土构件连接构关系进行了全过程分析。在本文研究结果的基础造简单，与墙体连接方便，建筑室内便于使用，并上，可采

3、用ABAQUS对这类节点的工作机理进行更为容易采用价格便宜的平板式防火板材，因此矩形钢深入的研究。本文的研究成果可为相关研究提供参管混凝土在工程实践中的应用也越来越广泛[1l2，引。考。矩形钢管混凝土弦杆和矩形钢管腹杆组成的矩形钢管混凝土桁架可用于转换层桁架等结构，有较好的应2．有限元计算模型用前景[4I。由于矩形钢管混凝土桁架结构可不设节2．1材料本构关系模型点板，杆件之间直接焊接，建筑上简洁美观，节点弦杆钢管和腹杆钢管的钢材采用ABAQUS软件构造简单，加工制作方便，近年来，日益受到工程中提供等向弹塑性模型，满足Vonmises屈服准则，技术人员，特别是建筑师的青睐。本文研究

4、矩形钢这种模型多用于模拟金属材料的弹塑性性能。用连管混凝土T型受压节点的性能，这就对应于实际结构接给定数据点的一系列直线来平滑地逼近金属材料的中矩形钢管混凝土梁上起柱的情况，因此研究这类应力一应变关系。该模型采用任意多个点来逼近实节点的性能有较大的工程意义和实用价值。文献[5]际的材料行为，因此，就非常接近真实的材料行进行了4个矩形钢管混凝土受压节点的实验，并采用为。有限元软件ANSYS对其工作性能进行了计算，计算结核心混凝土采用ABAQUS软件中的塑性损伤模型[6]果与实验结果吻合较好，同时文献[5]也提出了矩形。文献[1]在总结以往有关研究者采用ABAQUS对钢钢管混凝土受压

5、节点的设计方法，有关研究成果被管混凝土进行有限元分析结果的基础上，考虑到核《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159：心混凝土受钢管被动约束的特点，通过大量钢管混2004)采用。但文献[5]的研究也存在一些不足，凝土轴压算例的计算分析，修正了素混凝土单轴应如对矩形钢管混凝土T型受压节点受力各阶段弦杆和力一应变关系曲线的峰值应变和下降段，最终提出适腹杆截面的应力状态的研究还有进一步深入研究的必用于ABAQUS软件有限元分析的钢管混凝土中核心混要，深入研究其截面的应力状态也可为有关工程设凝土单轴应力一应变关系表达式[1]如下：计人员进行施工图深化设计提供参考。2,x_x2(1)尧

6、国皇，男，中建国际(深圳)设计顾问有限公司，工学博士地址：广东省深圳市福田区福华一路98号卓越大厦五楼(>1)(1)邮编：51803334维普资讯http://www.cqvip.com2007年6月第4卷第2期深圳土木与建筑￡O格实验方法，确定合适的网格，图1给出了矩形钢式中：；；(MPa)管混凝土T型受压节点有限元分析模型单元划分的示意图。eo=+800··104：=(1300+12．5·)·10一；2．3接触面处理和边界条件参考文献[1]的研究成果，弦杆矩形钢管混凝土的钢管和核心混凝土界面采用采用库仑摩擦模型来模一·=。拟钢管与核心混凝土界面切向力的传递：界面可以传递剪应力

7、，直到剪应力达到临界值tm，界面之其中，为核心混凝土圆柱体抗压强度，以MPa间产生相对滑动，此处计算中采用一个允许“弹性计；为钢管混凝土的截面约束效应系数，滑动”的罚摩擦公式，在滑动过程中界面剪应力保持为tⅢ不变，钢管与核心混凝土界面摩擦系数取·4为0．6，钢管与核心混凝土法线方向采用“硬接触”——(，y为钢管钢材屈服强度，，c为混凝土⋯1ck‘。为了更好的反映矩形钢管混凝土T型受压节点的立方抗压强度标准值，A为钢管截面面积，A为混性能，矩形钢管混凝土弦杆的两端采用了铰接的边凝土