方钢管混凝土柱-h型钢梁栓接双t板连接节点受力性能分析

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1、浙江建筑，第29卷，第6期，2012年6月ZhejiangConstruction，Vo1．29，No．6，Jun．2012方钢管混凝土柱．H型钢梁栓接双T板连接节点受力性能分析OnLoadBearingCapacityofDouble-TShapePlateBoltedJointConnectingConcrete-filledSquareTubularColumnandSteelH—beam赵滇生，卢平ZHAODian—sheng，LUPing(浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310032)·摘要：钢管混凝土柱

2、与梁的节点构造和受力分析是设计组合结构的一个主要内容。利用ANSYS有限元软件，分析了连接方钢管混凝土柱与H型钢梁的一种新型节点的应力分布情况和内力传递机理，以及影响节点受力性能的主要因素。关键词：T形连接件翼缘；T形连接件腹板；节点刚度；节点有限元分析中图分类号：TU323文献标志码：A文章编号：1008—3707(2012)06一OOlO一04组合框架结构体系中的节点设计十分重要。目508O6O14＼J14608050前在国内应用较多的是圆形钢管混凝土柱，并且以与，1I11lI1]钢筋混凝土梁连接为主，而方钢管混

3、凝土节点形式有广+]广+1限，以往工程也不多见。我国规范⋯中给出了方管混f：凝土和H型钢梁的四种连接方式。这些连接方法虽600景：／-：Q岛2／一然整体性好，但是传力路径不明确，制作工艺复杂，生ll一~-q昔一兰一产成本高，而且都需要现场施焊，构件中的焊接残余a)节点正视图应力较大，会导致截面提前屈服；较大的外环板不仅妨碍墙板的安装，而且使得室内角部有凸角，影响美观；方钢管柱内隔板一边须用电渣焊，工艺复杂；隔板即使开圆孔也会影响节点区混凝土的浇筑质量。因此，研发一种构造简单、传力明确、安全可靠、节约材料和施工方便的节

4、点，有利于钢管混凝土组合结构的●]『推广应用。本文对一种新型栓接双T型板连接节点，b)节点俯视图用ANSYS有限元软件分析其受力性能。见图1。图1节点构造详图1栓接双T型板连接节点的连接构造与传焊接在柱上的角钢抗剪件摩擦型连接。梁翼缘的弯力路径矩通过两块T形连接件以力偶矩的形式传递给柱子，梁腹板的剪力和弯矩通过角钢抗剪件传递给柱节点将两块T形连接件的腹板通过高强螺栓与梁翼缘摩擦型连接，再将T形连接件的翼缘通过子，节点传力路径明确。节点主要通过高强螺栓连四个穿芯高强螺栓与柱连接，梁腹板用高强螺栓和接，便于现场安装，而且

5、还通过穿芯高强螺栓的预拉收稿日期：2012—03—20作者简介：赵滇生(1957一)，男，浙江义乌人，副教授，研究方向为钢结构、空间结构。第6期赵滇生等：方钢管混凝土柱一H型钢梁栓接双T板连接节点受力性能分析11力把钢梁受拉翼缘对方管混凝土柱壁的拉力转换为T形连接件、L型钢、高强螺栓、节点区域的钢对方管混凝土柱壁的压力，从而有效提高了节点连管和钢梁划分成四面体单元；其他部位划分成六面接的整体性能和动力性能。体单元。节点区域受力复杂，网格较密，远离节点端的梁柱受力简单，网格较稀，具体划分结果见图2。2栓接双T型板连接节

6、点模型节点模型构造见图1，各部件的截面尺寸见表1。梁长和柱高按近似反弯点位置选取，上下柱段长均取1200mm，左右梁段均取1200mm，螺栓全采用10．9级的高强螺栓M22。表1截面尺寸～一a)节点网格划分整体图b)节点网格划分局部图图2节点网格划分图3．3材料的本构关系钢材的本构关系考虑Bauschinger效应，采用ANSYS程序中的多线性随动强化模型(MKIN)，材料3节点的有限元模型遵循VonMises屈服准则及其相应的塑性流动法则，本文主要研究栓接双T型板连接节点在框架当Mises应力超过材料的屈服应力时，

7、将发生塑性变平面内的受力性能，不考虑平面外影响，而试件为对形，该材料模型完全适合钢材小应变塑性分析。称结构，故可仅建立一半的模型(以框架平面为对构件或连接件的钢材本构关系见图3a，高强螺称面)，由此节省电脑资源、缩短计算时间。栓材料的本构关系见图3a，图中的控制点参数见表3．1节点模型假设2，其中钢材采用Q235，弹性模量E=2．06X10MPa，(1)建模时将螺栓视为一个连续体，螺杆和螺泊松比0．3，接触面抗滑移系数为0．45。母(螺帽)均近似按圆柱体处理，忽略螺母(螺帽)和钢板之间的滑移，将其粘结为一体。(2)不

8、考虑板件间接触面不贴合的情况，即T形连接件翼缘表面与柱翼缘表面、T形连接件腹板表面与梁翼缘表面均重合。(3)现有研究结果I3表明，考虑钢管内壁与混凝土界面之间的粘结性能对钢管混凝土结构的整SS体性能的影响甚小，故本文假定钢管内混凝土和钢a)钢材本构关系b)混凝土本构关系管壁之间完全粘结，忽略其相对滑移。图3材料本构关系3．2单元模型的选取与网格