钢管混凝土叠合柱-钢梁节点的有限元分析

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1、*钢管混凝土叠合柱－钢梁节点的有限元分析121廖飞宇尧国皇李永进(1.福建农林大学交通与土木工程学院，福州350002;2.深圳信息职业技术学院，广东深圳518172)摘要:钢管混凝土叠合柱－钢梁框架体系已经在实际工程中得到了应用，但对于其节点工作机理尚不明确，在合理选择材料模型、单元类型和接触模型的基础上，建立可用于钢管混凝土叠合柱－钢梁节点全过程受力分析的有限元模型。模型中同时考虑几何非线性和材料非线性的影响，采用有限元模型模拟4榀在柱端恒定轴压力和梁端侧向力共同作用下的组合节点试件，计算结果与试验结果吻合良好。在此基础上，利用有限元模型对节点受荷全过程中各部件的应力和应变发展

2、进行细致分析，明晰节点的工作机理。关键词:钢管混凝土叠合柱;钢梁;节点;有限元分析;工作机理DOI:10.13204/j．gyjz201609031FINITEELEMENTANALYSISOFCONCRETEENCASEDCFSTCOLUMNTOSTEELBEAMJOINTS121LiaoFeiyuYaoGuohuangLiYongjin(1．CollegeofTransportationandCivilEngineering，FujianAgricultureandForestryUniversity，Fuzhou350002，China;2．ShenzhenInstitute

3、ofInformationTechnology，Shenzhen518172，China)Abstract:Concreteencasedconcretefilledsteeltube(CFST)columntosteelbeamframesystemhasbeenusedinrealstructures，buttheworkingmechanismofthecompositejointisstillunclear．Thusbyappropriateselectionofmaterialmodel，elementtypeandcontactmodel，itwasdevelopeda

4、nonlinearfiniteelementanalysis(FEA)modelofconcreteencasedCFSTcolumntosteelbeamjointsunderconstantaxialloadinthecolumnandincrementallateralloadatthebeamends．ThemodellingofmaterialpropertiesofconcreteandsteelandinteractionbetweenthemweretakenintoconsiderationintheFEAmodel，wherebothmaterialandgeo

5、metricnonlinearitieswereincludedaswell．Thecalculatedresultsagreedwellwiththetestresults，intermsoffailuremodeandloadversusdisplacementresponse．ThenusingtheFEAmodel，thestressandstrainofthecomponentsofjointweredetailedlyanalyzedduringthewholeloadingprocess，andtheworkingmechanismofthejointwasclari

6、fied．Keywords:concreteencasedCFSTcolumn;steelbeam;beamtocolumnjoint;finiteelementanalysis(FEA);workingmechanism1概述钢管的局部屈曲，从而更好地发挥材料抗力。目前，钢管混凝土叠合柱可以看作是由核心钢管混凝钢管混凝土叠合柱已应用在一些高层建筑中，如深土与其外围的钢筋混凝土组合而成的一种新型组合圳卓越－皇岗世纪中心等。柱，其典型截面形式如图1所示(图中:Bo和Do为在实际工程中，钢管混凝土叠合柱不但可以与柱截面边长或直径，Bi和Di为内钢管外边长或外钢筋混凝土梁连接也可以与钢梁

7、连接。特别在一些直径，t为内钢管壁厚)。在施工时钢管混凝土叠合大跨结构中，采用钢管混凝土叠合柱－钢梁结构体柱可以首先对其内部钢管混凝土部分施工，并由此系可以取得更好的建筑效果。目前，已有研究者开承担施工荷载，待结构主体施工到一定阶段后再绑展了钢管混凝土叠合柱静力性能和滞回性能的试验扎外围钢筋并叠浇外层混凝土，以达到加快施工速度的效果。*国家自然科学基金面上项目(51578154);国家自然科学基金青年与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土叠合柱具有项目(51308121)。强