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1、外露式刚性柱脚节点受力性能的有限元模拟研究晁雨(同济大学,上海200092)摘要:在工程设计中,柱脚节点一般被视为“刚接”或“铰1有限元模型建模接”以简化设计过程,但事实上,柱脚节点往往介于两者之1.1试验简介间,属于“半刚性”节点。刚性柱脚节点实际上具有有限的转[1]动能力。本文针对外露式刚性柱脚节点,利用现有试验结果M.Latour于2014年进行三组典型外露式刚性柱脚节进行有限元模拟和校对,给出了可靠、适用的ABAQUS有限点试验,以研究欧洲规范EC3提出的组件法对柱脚节点受力元建模和分析方法,并对四锚栓外露
2、式刚性柱脚节点进行了性能预测的准确性。有限元参数分析,得出影响柱脚节点受力性能的主要因素:试验装置见图1。混凝土基础通过两个钢梁反力系统与底板厚度、锚栓直径、锚栓位置、轴压比。实验室地基牢固相连,保证柱脚混凝土基础无刚体转动。轴关键词:外露式刚性柱脚节点;ABAQUS有限元模拟;受力性压力通过2000kN液压装置和钢索施加。钢索下端与柱脚能;影响因素节点同水平面内的铰接支座相连,以使轴力通过柱脚形心,中图分类号:TU391文献标志码:B避免因二阶效应产生不易测量的附加弯矩。文章编号:1672-4011(2017)0
3、7-0077-02DOI:10．3969/j．issn．1672-4011．2017．07．035FiniteElementSimulationontheExposedRigidColumnBaseCHAOYu(TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Thedesignofjointswasperformedasconsideringthattheyare“rigid”or“pinned”.But,inmostcases,thejointsex-hibitani
4、ntermediatebehavior,termedsemi-rigid.Thispaperaimedtotakeadvantageoftheexistingtestresultstobuildrelia-图1试验装置图bleFEmodel,andthenusethisFEmodeltoperformparametric1.2有限元几何建模analysis.Theresultsshowedthatthekeyfactorswhichaffectthemechanicalpropertyoftheexposedrig
5、idcolumnbaseareasfol-因对称性,取半模型建模。混凝土基础尺寸为1400×lows:thethicknessoftheplate,thediameterofthebolt,thepo-600×600(mm),考虑到较长边主要为了与钢梁有效连接以sitionoftheboltandtheratioofaxialcompressionstressto固定基础,并非用于柱脚传力,为提高计算效率,建模取800strength.×600×300(mm)。砂浆层厚25mm。锚栓直径20mm,考虑Keyword
6、s:exposedrigidcolumnbase;FEmodel;mechanical螺纹削弱,取有效直径17.66mm。底板开孔直径取22mm。property;keyfactors其余底板、柱均按文献给定尺寸建模。为提高准确性,模型中建立了角焊缝。0前言锚栓与混凝土间的相互作用比较复杂,目前的有限元软柱脚节点作为上部结构与基础连接的关键节点,对结构[2]件还难以准确模拟。FrantišekWald提出对于锚固长度大整体稳定性、抗侧移能力有重要影响。本文针对外露式刚性于24d(d为锚栓直径,下同),端部有弯钩或锚
7、板,与混凝土[1]柱脚节点,利用M.Latour于2014年进行的三组典型外露基础可有效粘结的柱脚锚栓段,可近似取为长度8d的锚栓式刚性柱脚节点试验结果,进行ABAQUS有限元模拟和校段自由伸长。本模型锚栓建模时,取锚栓总长330mm,其中对,并利用该模型进行有限元参数分析,得出影响柱脚节点埋入混凝土下的长度为:受力性能的主要因素。本文的研究工作,旨在对外露式钢柱l=(8d+100)mm=260mmb脚节点的系统研究提供可靠的有限元技术支持,并对柱脚节式中,100mm用于锚栓底部与混凝土基础的嵌固,8d范点受力性能
8、有定性理解。围内锚栓自由伸长。1.3相互作用和边界条件收稿日期:2017-06-13外露式柱脚节点的相互作用接触对一般有3类:①锚栓作者简介:晁雨(1991-),女,安徽萧县人,在读硕士研究生,主要研究方向:建筑与土木工程钢结构。侧面与底板孔壁;②底板底面与水泥层;③螺母与底板接触·77·面。对于此3类接触,滑移公式均为“有限滑移”;法向均为HW200×20
