钢-混凝土组合框架节点力学性能分析

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1、硕七学位论文第一章绪论题之一。因为节点是连接梁和柱的关键部位，梁和柱的内力通过节点传递，因此节点工作的安全可靠是保证结构正常工作的前提。节点受力复杂，通常处于压弯剪复合应力状态，因此研究并弄清楚节点的受力性能、破坏机理，使节点设计得传力明确、计算可靠，构造合理是非常重要的。在复杂地震作用下，更应该重视节点的合理正确设计。在抗震设计中，提出了“强柱弱梁，节点更强"的设计原则，充分体现了节点在结构中的重要地位。目前的设计规程中虽然也给出了一些节点连接形式，但节点形式偏少，同时也缺乏较充分的实验依据，对节点的定

2、量研究和分析尚不是很充分。本文研究的节点是钢管混凝土柱．组合梁组合框架节点。目前国内外研究较多的节点形式为钢管混凝土柱．钢梁节点和钢管混凝土柱．钢筋混凝土梁节点。钢管混凝土柱．组合梁节点已经应用于工程实践，但是试验和理论研究相对来说滞后于工程实践。1．1．2钢管混凝土柱嘲梁节点钢管混凝土柱一钢梁节点按弯矩传递方式的不同，目前用的比较多的节点形式可分为加强环式节点、锚定式连接、钢梁穿心式连接、钢筋锚入式节点。其中加强环式节点又分为#1-／Jn强环式节点和内加强环式节点。(1)加强环式节点加强环式钢管混凝土柱

3、节点是《钢管混凝土结构设计与施工规程CECS28：90》推荐的几种节点形式之一，是众多节点形式中研究得相对较多的一种，也是美一日抗震合作项目重点研究的形式之一，已得到较广泛的应用。包括外加强环式节点(如图1-1)和内加强环式节点。其中外加强环式节点是在钢管混凝土柱的外表面焊上两块能与梁的上、下翼缘分别对接的环板，与钢梁的上、下翼缘采用等强对接焊缝或高强螺栓连接，传递梁端弯矩，利用与钢梁腹板相连的垂直肋板传递梁端剪力。试验研究和工程实践表明，#1-／)n强环式刚接节点具有传力简洁明确、节点刚度大、承载力高等

4、优点。并且节点加工制作简单方便，便于管内混凝土浇筑，是一种综合性能良好的节点，此外，外加强环式节点抗震性能好，在强烈地震作用下，梁端塑性铰由节点区外移到加强环的外缘，保护节点区不受破坏，提高了结构的安全可靠度。但是#1-力n强环式节点占室内空问，且用钢量大【4】。2硕士学位论文第一章绪论◎1’一1广一i÷专IlIlI1．1．．JL一’1I÷I●一J图卜l外加强环式节点内加强环式节点在钢管混凝土柱的内表面焊上两块能与梁的上、下翼缘分别对接的环板，多用于钢管直径大于或等于1m的情况，直径较小时加工制作困难，且

5、不利于管内混凝土的浇筑。内加强环式节点的优点是：构造较简单，用钢材少，不占室内空间。但是内环与钢梁翼缘的焊缝位于同一位置，相互重叠，该处成为裂缝源。节点在钢梁翼缘水平拉力的局部作用下，内环板的内缘受压，钢管壁环向受拉，此拉力与钢管在内填混凝±挤压下的环向拉力相重合，增加了钢管壁的负担，但却增强了紧箍作用。内加强环式节点也是受很多建筑师所欢迎的一种节点形式。但迄今为止，对加强环式节点的研究尚不充分，还没有一套较为完善的截面设计方法，因此有必要进行进一步的试验和理论研究。(2)锚定式节点钢管混凝土柱和钢梁连接

6、时，可在正对钢梁的上、下翼缘位置，在管柱内焊接一个T形锚板或一定数量的锚钉，埋于管内的混凝土中，以承受钢梁翼缘传来的拉力。这种节点称为锚定式连接(如图卜2)。锚定式节点的刚度较加强环式节点要小，但也能满足设计要求。它比加强环式节点省材料，但在管内焊接不方便，只能用于管径较大而拉力又较小的情况。硕士学位论文第一章绪论竖板(a)锚板式(b)锚钉式图卜2锚定式节点(3)钢梁穿心式节点当钢梁传来的弯矩和剪力很大时，可以将钢梁的腹板或腹板和翼缘在钢管混凝土柱身内贯通设置，形成穿心构件。从传力途径上看，穿心部件能通过

7、与管内混凝土的摩擦，将一部分的梁端拉力直接传给混凝土，从而缓解管壁承担较大拉力的不利形势。因而可较大地改善连接的受力性能。当腹板和翼缘均穿过时，梁端的弯矩和剪力都可通过梁直接传递，其初始刚度接近于理想的刚性连接的要求，而且连接的强度也常常由梁的极限抗弯载力控制。不仅如此，钢梁直接通过式连接还有较好的延性和良好的抗震性能，适合于刚性框架的设计。但是这种节点所用钢材较多，加工较复杂，而且在管内存在零部件，妨碍向管内浇注混凝土，尤其当管内有梁的翼缘时对混凝土的浇灌影响更大。(4)钢筋锚入式节点钢筋锚入式连接，是

8、先在管壁上与梁翼缘对应的部位焊接上、下两块加强板，在两板间焊上与钢梁腹板连接的肋板，然后在上下环板的外侧焊接几根较粗的钢筋，钢筋的一侧与钢梁翼缘焊接，另一侧通过管壁上设置的小孔锚入钢管内或与另一侧梁上焊接的钢筋相连，当锚固长度不够时，钢筋可沿管壁方向上下弯折。另外，加强板可做成与梁等宽或向管壁方向变宽度等形式(如图卜3)。从承载能力和抗震性能来看，钢筋锚入式连接有较高的承载力和较好的滞回耗能能力，表现出了良好的静力和动力工作性