L形高强混凝土柱节点有限元分析.pdf

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1、70低温建筑技术2013年第1O期(总第184期)L形高强混凝土柱节点有限元分析严应坤，张强强，潘文。，陆兴鑫，赵文倔(1·云南睿城建设项目管理有限公司。昆明650011；2．昆明有色冶金设计研究院股份公司。昆明650000：3．昆明理工大学建筑工程学院土木工程系，昆明650000)【摘要】异形柱结构目前在我国的建筑中已经得到了大量推广和应用。但是异形柱结构的节点抗剪承载力较为薄弱，针对这个缺点，近年来经过研究得出了一些提高异形柱节点抗剪承载力的措施，例如在节点区使用高强混凝土、梁端加腋、使用型钢等等。

2、本文基于有限元分析软件ABAQUS将普通的L形异形柱混凝土节点和节点区使用高强混凝土的L形异形柱混凝土节点进行对比分析，数值分析表明：高强节点相对于普通节点，其初裂承载力提高了约80％。【关键词】异形柱；高强混凝土；非线性有限元分析【中图分类号】TU375．3【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)10—0070—02异形柱结构具有少棱角，增加室内净面积，墙面本文研究的重点是节点核心区和梁柱的交接处，故而平整，节约土地资源等优点，在我国的建筑中被广泛将施加的荷载进行简化，将梁端存在的弯

3、矩近似等效的推广及应用。但在高烈度地区采用异形柱框架结换算为剪力进行加载，柱顶则只施加轴向力不施加剪构时，受到很大的限制。其主要是由于异形柱框架结力(图2)。试件的柱高取框架的层高，梁长取梁高的构梁柱节点抗剪承载力不足。为了提高节点抗剪三倍，这是因为经过有限元软件的分析得出，在梁长承载力，诸多方法可以采用，如采用SRC异形柱、梁端取梁高三倍时，节点的分析结果更为合理。加腋、节点区使用高强混凝土及钢纤维混凝土等。[2_表1试件明细本文针对在节点区使用高强混凝土这种措施，使用有限元软件ABAQUS对L形异形

4、柱进行有限元分析，通过对它们的破坏机理和极限荷载的对比分析，得出使用高强混凝土后节点极限承载力的提高幅度。1节点模型尺寸与荷载施加情况表1为试件明细表，两种节点的配筋一致。试件P，r为普通混凝土节点，混凝土强度采用C35，试件GQ为高强混凝土节点，高强混凝土节点混凝土强度采用C60。：j图1IJ形节点模型图2计算单元简图●●本试件取自某6层异形柱框架结构的二层角节点，试件的有限元模型及计算简图如图1和图2所示。场地类别为Ⅲ类，设防烈度为8度，第二组(0．2g)，抗‘．●J震等级为2级。该试件的配筋采用中

5、国建筑科学研究图3PT节点柱截面图院开发的PKPM设计软件进行计算。为了便于比较普通混凝土节点及高强混凝土节点，其配筋及截面均2节点受力分析相同。(1)PT节点初裂阶段，荷载大约为极限荷载的本文中的分析是为了模拟试验研究，而试验的过44．1％。如图4应力图所示，在梁B端首先先出现初程中由于不方便施加弯矩，为了试验加载方便，另外裂缝，这是由于受拉区混凝土达到其抗拉强度。此时严应坤等：L形高强混凝土柱节点有限元分析71节点核心区及柱上的混凝土均还没有达到其开裂荷梁B受拉区的混凝土逐渐退出工作，加载至最后时，

6、载。钢筋最大拉应力出现在梁B的受拉区，应力值为梁B达到其极限承载力，构件宣告破坏，破坏时节点15．4MPa。最大压应力出现在梁B的受压区，应力值最大主应力如图5所示。此时节点核心区呈受拉状为一11．3MPa。态，应力值较小。(2)节点极限阶段，随着荷载的继续增加，图5L形PT节点极限阶段应力图图4L形r节点初裂阶段应力图初裂缝图6LJ~GQ节点初裂阶段应力图图7LJ~GQ节点极限阶段应力图(3)GQ节点初裂阶段，荷载大约为极限荷载的筋的受力基本相同。70％。如图6所示，梁B梁端受拉区混凝土强度达到其抗拉

7、强度，混凝土出现初裂缝，应力开始进入下降参考文献段，内力向梁受拉筋转移，梁端受拉钢筋应力增加较快。[1]严士超，等．混凝土异形柱结构的应用发展、科学研究及规程(4)GQ节点极限阶段，随着荷载的继续增加，编制基础[J]．混凝土异形柱结构理论及应用，2006，(2)：13．节点核心区裂缝继续扩展。加载到最后一荷载步时，[2]曹万林等．异形截面钢骨混凝土柱抗震性能试验研究[J]．世界地震工程，2004，(2)．梁B达到其极限承载力，构件丧失承载能力，极限状[3]陈宗平等．钢型钢混凝土异形柱剪切开裂试验与计算[

8、J]．四态时混凝土最大主应力如图7所示。此时钢筋最大拉川建筑科学研究，2010，(1)．应力出现在梁B受拉区，应力值为130MPa，最大压应[4]向平．钢骨混凝土异形柱钢筋混凝土梁节点低周反复荷载实力出现在梁B的受压区，应力值为一37．0MPa，节点核验研究[D]．南宁：广西大学，2006．心区箍筋的最大拉应力为113MPa。[5]耿永红．混凝土异形柱节点抗剪承载力的研究[D]．昆明：昆3结语明理工大学。2007．(1)通过对比普通混凝土节