隔板贯通式圆钢管混凝土柱-翼缘削弱钢梁连接节点的参数分析

《隔板贯通式圆钢管混凝土柱-翼缘削弱钢梁连接节点的参数分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第28卷第3期土木工程与管理学报Vo1．28No．32011年9月JournalofCivilEngineeringandManagementSep．2011隔板贯通式圆钢管混凝土柱一翼缘削弱钢梁连接节点的参数分析李成玉，李睿(武汉科技大学城市建设学院，湖北武汉430070)摘要：采用有限元软件ANSYS对隔板贯通式圆钢管混凝土柱一翼缘削弱钢梁连接节点的参数进行分析。在参照SAC推荐标准的基础上，验证隔板贯通式节点狗骨处参数的取值范围，并细化。结果表明：狗骨处的三个参数——削弱深度c、削弱端至焊缝的距离n和削弱长度b对节点的极限承载力的影响依次降低。当。=(0．5～0．65)6r；b=(0

2、．65～0．85)d6；c=(0．20～0．25)6时，该节点的性能最优。关键词：钢管混凝土；翼缘削弱；隔板贯通；有限元分析中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：2095-0985(2011)03-0143-041994年Northridge地震以后，人们开始使用钢管壁厚8mm。翼缘削弱式钢梁，它是将梁的上下翼缘在距柱子表1节点模型参数表表面一定长度处进行削弱处理，然后与柱连接形成一种预先具有缺陷的节点。这种设计是为了将塑性铰从柱子表面移开，从而防止焊缝被过高的应力应变所破坏⋯。目前包括FEMA、SAC等已定出了狗骨处的参数范围，但这些主要应用于梁柱直接焊接的节点形式，对于隔板式的

3、节点并没有相关的文献对狗骨处的参数进行研究。因此，本文采用有限元软件Ansys对隔板贯通式圆钢管混凝土柱一翼缘削弱钢梁连接节点(图1)的狗骨处参数进行分析。1．2单元的选择与划分经过多次尝试发现Solid单元能有效地模拟钢管、混凝土及边界条件。块体Solid45单元(8节点)用来模拟钢梁和钢柱，此单元通常用于模图1钢管混凝土结构梁柱节点翼缘削弱设计拟固体结构，且可在计算时使用时间控制及变量积分运算。混凝土习惯用Solid65单元，此单元能1有限元分析模型模拟裂缝及压碎状况。为了既节约计算时间又保证精确，尝试过很多划分，最终发现当高：宽：长1．1试件选取=1：2：2时最优。划分情况如图2。为

4、了找出狗骨处参数的设计范围，参照SAC1．3边界条件及加载方式的推荐标准建立12个足尺寸的模型(表1)。钢框架高3．8m，宽6．0m，梁为H型钢，截面为450．试件的约束条件为：柱顶施加、Y两个方向的约束，在柱脚施加、Y、三个方向的约束。由mmx150ITlm×8mlYlx12mm；柱直径为350mnl，于对称，节点的1／4被模拟(图3)。对称面1所收稿日期：201191作者简介：李成玉(1971一)，男，湖北麻城人，副教授，博士，研究方向为钢混组合结构(Email：lee—chengyu@163．tom)基金项目：湖北省自然科学基金(ABA2006291)·144·土木工程与管理学报2O

5、11年图4双线性模型(a)节点的有限元划分2计算结果分析2．1削弱端至焊缝的距离n对节点受力性能的影响取RA系列的四个节点进行对比，其中另两个参数保持不变，o的值分别为：60mm、80mm、100mm、120mm。(b)隔板的有限兀划分图2模型的划分有节点固定向的自由度，对称面2所有节点固定Y向的自由度，柱中心线所有节点固定、Y两个方向的自由度，其它节点为自由状态。在梁端施加50mm的位移荷载，分为10个荷载子步，即每个子步的位移增量为5mm。图5RA系列在单调荷载作用下的荷载．位移曲线图5是RA系列试件在单调荷载作用下的荷载一位移曲线。可以看出：在单调荷载作用下，节点的初始刚度基本相同，

6、表现为曲线重合。随着荷载的增大，参数口越小的节点，屈服荷载越小，塑性铰越早出现在梁削弱部位。另外，削弱位置距梁端越近，节点的刚度越低，使得极限承载力越图3节点的边界条件低，但影响不大。1．4材料本构模型为了考察参数。的变化对塑性铰外移效果的在对节点的有限元分析中，钢材采用双线性影响，给出了RA系列试件翼缘下表面腹板处沿随动强化(BKIN)模型(图4)，其中泊松比=梁长方向的VonMises应力分布对比曲线及焊缝0．28，屈服强度=350N／ram。E=0．1E(E的VonMises应力分布对比曲线，如图6所示。为强化模量；E为弹性模量，取值为2．06×10从图中可知：(1)RA系列的最大应

7、力相差不MPa)。对于}昆凝土，常见的本构模型有William大。说明参数n对节点强度的影响不大，与荷载—Warnker模型和韩林海模型，前者一般适用位移曲线的结论一致。(2)RA系列的最大应力于板式混凝土。在本文的节点模型中混凝土受到点均在削弱区域内，能起到削弱梁端塑性铰外移横向约束，因此其材料性能与板式混凝土不同。保护节点的作用，说明这种削弱方式和削弱尺寸而后者是一种简化的多线性模型，尽管也用于填是合理的。另外参数0