钢管混凝土框架梁柱刚性节点的实验研究

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1、第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2006年钢管混凝土框架梁柱刚性节点的实验研究许超’卞延彬U.古林建筑工怪学院长赛130021)摘要:本文根据3种常见的钢筋混凝土框架梁柱刚性节点的实脸研究，进一步脸证了刚性节点传力性能与工作机理，并与浇灌混凝土之前的空钥管框架梁柱刚性节点的传力性能进行了比较，给出了每种形式节点处复杂高应力区的范围。关键词:钥管混凝土;框架;刚性节点1试验概况1.1试件的设计及制作本试验试件为平面框架中梁柱刚性节点，模拟多层框架结构中梁柱节点的受力情况，设计了三组3种实际工程中常见的不同的节点形式，

2、每种节点柱子两侧与梁的连接方式都不同，以作比较，每组制作两个试件，试件材料见表一:表一试件尺寸截面钥管强度含钢率钢管弹性棋钢管泊桑混凝土强混凝土标模重Es众T.L尺寸fya明s/Act比度fc0(N/回;)(mm)(画2)(N/mm')Esus(N/画J)114X4X1282301.30.1571.989X100.28226.72.868又102000114X4X1382301.30.1571.989X100.28226.72.868X102000114X4欠1382280.70.1571.989X100.28226.

3、72.868X102000114X4X1709268.80.1251.989X100.28326.72.868X102000作者简介:许超，男，1957..，工学硕士，较授，吉林省教育厅基金资助项目，-782-第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2006年1.2加载及测试方法在试件没有浇灌混凝土之前，先对空钢管梁柱节点进行弹性范围内的加荷试验。加荷分四种情况，第一种情况:由压力机先对空钢管进行轴心受压试验;第二种情况:用千斤顶对L(左)侧钢梁加竖向集中荷载，同时由压力机对钢管柱施加一不变的轴向压力:第三种情况:用千斤顶

4、对R(右)侧钢梁施加竖向集中荷载;第四种情况:对空钢管柱施加竖向轴心荷载的同时用千斤顶对柱两侧的钢梁施加同步对称竖向集中荷载。试件浇灌完混凝土并在自然条件下养生40天后，对钥管混凝土试件(CFST)进行试验。前三种加载方式与空钢管试件相互对应，第四种加载方式为在压力机对钢管混凝土柱逐级施加轴心压力的同时，对柱两侧的钢梁同时施加同步竖向集中荷载直至钢管混凝土柱或钢梁与柱的焊缝破坏，在每一级荷载的作用下，分别测出工字型钢梁端部的位移。2试验结果及分析2.1钢管混凝土节点的应力实测与分析钢管混凝土框架梁柱刚性节点在外荷载作用

5、下，通常受到弯矩、剪力和轴力的作用。对于我们所设计试验的节点，取其中两种不利的加载方式进行分析。其一为对节点某一侧钥梁施加一竖向集中荷载，模拟节点受弯矩与轴力共同作用的情况;其二为对节点两侧钢梁同时施加竖向对称集中荷载，模拟节点受二个对称纵向剪力与轴力共同作用的情况。其荷载形式与计算简图见图1和图2e告N冲十守N支lse门se习se

6、书

7、M=Ve乃十十奉NeNb).(a》(b)(a)图1节点受弯矩和轴力作用图2-15-点受'A个对称纵lrtl剪力与轴力作用空钢管与钢管混凝土试件在上述荷载作用下，其节点附近各测点的纵向压

8、应力可由广义虎克定律确定。a3SES(e3+usx:1)/(I-uSs)式中口35钢管的纵向压应力:us塌管在弹性阶段的泊桑比;el,e3分别为钢管的环向拉应变和纵向压应变的实测值;ES钢管的弹性模量;-793-第十九届全国高层建筑结构学术会议论文2006年空钢管与钢管混凝土I、n,m组试件在节点处受弯矩和轴力共同作用情况下，节点附近钥管外表面各截面的纵向压应力与节点处受两个对称纵向剪力作用情况下，钢管外表面各截面的纵向压应力分布分别见图3、图4e.心m爪，阁31姐空钢甘L侧加荷各截面实侧应力f5田‘1姐切管W侧1xt

9、4}截INlll"la力分布节点处受弯矩与轴力作用时，空钢管试件所受最大纵向压应力均在图1,图2的I一I、I-II截面L(左)侧或R(右)侧，该截面的压应力也较高，这样在节点附近就形成了一个复杂的高应力区，在外荷载作用下此高应力区将首先达到或超过钢管的屈服强度而发生局部屈曲或破坏。因此节点附近的复杂高应力区是节点设计中最敏感和特别需要加强的部位。但当钢管内有核心混凝土时，其节点的受力性能大大改善。从图1.图2中可以看出，钢管混凝土试件除在I一I截面与空钢管试件在L(左)或R(右)侧同一点处的纵向压应力大致相同外，节点附

10、近其他截面各测点钢管壁所受到的纵向压应力均小于空钢管各截面上同一点外的纵向压应力。说明钢管混凝土试件节点所受的内力通过钢管壁与核心混凝土间的交界面已经部分或大部分的传给了节点处核心混凝土，使得节点处钢管表面复杂高应力区的纵向压应力减小.应力分布趋于均匀;此外，核心混凝土在径向支撑着节点处的钢管壁，增大了节点的刚度，防止了节点处高应