钢管混凝土与钢梁斜交节点的试验研究

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1、钢管混凝土与钢梁斜交节点的试验研究聂建国赵楠（清华大学土木工程系北京100084）［提耍］加强环式节点是钢管混凝土柱一钢梁体系的常见连接形式，认识此类节点的受力性能对结构设计至关重要。在国内外已有的试验及理论研究中，主要针对钢管混凝土柱与钢梁垂直正交节点，到目前为止尚未见到对斜交节点的研究报道，本文通过对6个多向相交节点的试验，分析了斜交节点核心区在静力加载全过程中的应变与转角变化特点。结合试验现象，对此类节点的设计提出一些建议，为今后类似结构的设计提供了依据,建立了加强环式斜交节点的承载力计算经验公式

2、。［关键词］组合结构斜交节点试验研究［Abstract］InConcreteFilledSteelTubeColumnwithSteelBeamsystem,strengtheningplateringiswidelyused,soitisimportsntforengineerstogetsomeknowledgeaboutthiskindofjoint.Inthepast,researchersaremainlyfocusedontheformofperpendicularjointofcolumn

3、withbeam・Therehasbeenlittlestudyonthemulti-dimensionsjointsbyfar.Onthebaseofsixconcretefilledjointwithnon-perpendicularelementsexperiments,studyisconductedonthebehaviorofthejointsinwholeprocessunderstaticload・Someusefulsuggestionsaregivenfordesign,andemp

4、iricalformulaforthecapacityofthiskindofjointsisproposed・[Keywords]Compositestructure;concretefilledjointwithnon-perpendicularelements;experimentalstudy1.引言在工程实践中，钢管混凝土柱与钢梁体系应用越来越多，并且具有良好的综合效益。钢管混凝土支撑体系充分利用了钢管混凝土有利于抗压，延性好等特点，钢梁与混凝土楼面板组合，可以充分发挥二者各口的受力特性，形成

5、组合楼盖结构体系。通过加强环构造措施将钢管与钢梁连接，形成刚性节点［1］。国内外学者对钢管混凝土节点进行了大量的试验研究和理论分析，并对各种类型的节点提出了承载力计算经验公式［2,3,4］,但这些研究主要是针对垂直止交节点，对多向斜交节点尚未见到相关研究报道。本文结合某实际工程，对这种斜交节点进行了试验研究。2.试验模型及参数结合实际工程节点设计了3个试验构件，模型比例为1:4,编号分别为节点・1,节点・2,1注：表中厚度为3、3.5、4、5和8mm的钢板的屈服强度fy分别为340、308、241、25

6、6和271MPa；极限强度fu分别为457、428、366、369和447MPa。试件安装于大型自平衡加载框架内，两端較接,加载方案如图2所示。节点4和节点・2竖向钢管部分填充混凝土，斜向为空钢管，节点・3为双向钢管均充满混凝土。加载按照各构件的屈服强度比，按比例同时施加荷载直至构件破坏。1.主要试验结果节点J在达到荷载极值时观察到在双向钢管相交处，斜向空钢管发生局部屈曲。距下较支座400mm处混凝土浇灌界面发生明显鼓胀，如图3所示；节点・2的斜向钢梁在达到极限荷载后逐渐发生平面外扭转，水平钢梁也发生平

7、面外扭转，但比斜向钢梁的扭转程度小。节点双向钢管相交处,斜向空钢管也发牛局部屈曲，如图4所示；节点・3的斜向钢梁在竖向荷载为1388kN时达到其极限承载力，并退出工作。其它方向荷载继续加大，节点转动明显增加，最终岀于加载装置安全考虑停止试验，如图5所示;而节点・“、节点・2a及节点・3a均在加强环附近竖向钢管出现塑性较，荷载达到极限值，如图6~8所示。两组试验的破坏机理有明显区别，第一组试件都是由于节点整体转角过大，竖向轴线明显弯曲，竖向荷载不能继续维持，虽然斜向空钢管发生局部屈曲，节点仍能继续发挥其受

8、力性能。而第二组试件都是核心区附近柱截面出现塑性钱，属于局部破坏形态，竖向轴线弯曲不明显，转角远远小于第一组试件。图3节点破坏形态图4节点・2破坏形态图5节点破坏形态图6节点破坏形态图7节点・2a破坏形态图8节点破坏形态3极限荷载及转角见表2,其中Pul、Pu2>Pu3、Pu4、？u分别表示构件破坏时的竖向柱荷载、斜向柱荷载、斜向钢梁最人荷载、水平钢梁轴力以及节点转角。表2试验极限荷载与转角N)典型的荷载一应变曲线如图9〜14所示。图9节点