钢管混凝土柱-环梁节点受力分析.pdf
《钢管混凝土柱-环梁节点受力分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢管混凝土柱-环梁节点受力分析.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、低温建筑技术 2 0 1 0 年第 l 1 期( 总第 1 4 9 期) 钢管混凝土柱 一环梁节点受力分析 杨维国, 赵雅 , 陈丹 , 刘武华 ( 北京交通大学 土木建筑工程学院 北京1 0 0 0 4 4 J 【 摘要】 为了了解钢管混凝土柱 一 钢筋混凝土环梁节点的受力性能, 使用通用有限元软件对此种节点进 行了静载和低周反复荷载作用下的非线性有限元分析。分析结果给出了节点裂缝发展情况、 破坏形态、 梁端弯矩 转角滞回曲线。结果表明: 钢管混凝土柱 一钢筋混凝土环梁节点能够实现“ 强连接、 弱构件” 的抗震设计概念。基 于分析结果对此节点设计提出以框架梁轴线为中心 2 5 。 环梁范围内
2、箍筋加密的建议。 【 关键词】 钢管混凝土柱; 钢筋混凝土环梁; 有限元; 破坏形态 【 中图分类号】 T U 3 7 5 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 1 1 0 0 4 0 0 4 M ECHANI CAL BEHAVI oR oF CoNCRETE F LE D S TE EL CoLUM N RC- R G BEAM J oI NT YANG W e i g u o, ZHAO Ya, CHEN Da n,L I U W u h u a ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r
3、i n g&A r c h i t e c t u r e, B e i j i n g J i a o t o n g U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 4 4 , C h i n a ) Abs t r a c t : I n o r de r t o k n o w t h e b e h a v i o i o f t h e c o n c r e t e fil l e d s t e e l t u b e c o l u rol l RC r i n g b e a m j o i n t , w e a n a l y z
4、 e d t h e j o i n t u n d e r s t a t i c l o a d i n g a n d l o w c y c l e r e v e r s a l l o a d i n g b y t h e fi n i t e e l e m e n t s o f t wa r e Th e s i mu l a t i v e r e s u l t s i n c l u d e t h e c r a c k p r o p a g a t i o n, f a i l u r e p a t t e r n s a s we l l a s t he
5、mo me n t r o t a t i o n h y s t e r e s i s l o o p s Th e t e s t r e s u l t s r e v e a l t h a t i t i s o b v i o u s t h a t t h e s e i s mi c de s i g n c o n c e p t s o f the s t r o n g c o n n e c t we a k e l e me n t h a s be e n a c hi e v e d Ba s e d o n the r e s e a r c h c o n
6、c l u s i o n i n the p a p e r , the s u g g e s t i o n tha t i nt e n s i f y i ng s t i r r u p o f RC r i n g p l u s o r mi nu s 2 0 d e g r e e s o f fla me b e a m a x i s wa s prop o s e d Th e r e s e a r c h ma y b e r e f e r r e d b y c o rre l a t i v e p r a c t i c a l e n g i n e e
7、r i n g K e y w o r d s : c o n c r e t e fi l l e d s t e e l t u b e c o l u m n ; R C r i n g b e a m j o i n t; F E M ; f a i l u r e p a t t e r n 钢管混凝土柱具有理想的受力性能和良好的经济效 益, 已越来越多地用于高层建筑 、 桥梁和地下等结构中。我 国1 9 9 2颁发的C E C S 2 8 : 9 o ( 钢管混凝土结构设计与施工规 程 , 对钢管 混凝 土柱 的 承载 力提 出 了较完 整 的计 算公 式, 并对施工工艺、 节点构
8、造等方面作了一些规定, 但对钢 管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点的研究还不够深 入。由于我国大多数建筑采用钢筋混凝土梁板结构, 因此 钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点是推广钢管混凝 土柱应用的关键 。1 9 9 9年方小丹 和李少云 提出了钢筋混凝 土环梁节点 J 。自1 9 9 7年这种节点被应用于云南邦克大 厦( 3 6层, 8度抗震设防) 后 , 陆续在广州中华广场和广东省 电信枢纽综合楼等 2 O多座高层建筑中成功应用, 取得了良 好的经济技术效益。研究者和工程界也已经对此类节点进 行了大量的静力或动力试验研究, 但 目前这种节点受力机 理尚不十分明确, 在应用中仍有许多问题有待
9、解决。并且 钢 管混凝土柱所应用的结构形 式成本 高, 一旦破 坏 , 损失惨 重。所以非常有必要用合理的有限元模型模拟环梁节点 , 对其受力全过程进行较为深入地研究。本文拟对此种节点 进行静载及低周往复荷载作用下的非线性有限元分析, 分 析节点的破坏形态和耗能能力。 1 有限元模型的建立 1 1 计算模型 钢管混凝土柱 一钢筋混凝土环梁节点的有限元计算原 型取文献 中的 C组 c 3节点。节点几何尺寸配筋见图 1 。 钢管采用 Q 2 3 5钢, 管内核心混凝土等级为 C 5 0 , 框架梁和环 梁混凝土等级为 C 3 0 , 框架梁和环梁主筋采用二级钢筋, 箍 筋采用一级钢筋。 1 2 材
10、料应力应变关系 钢管混凝土柱核心混凝土处于三向受压状态, 应充分 考虑套箍系数 的影响, 其本构关系采用韩林海模型 j 。 环梁及框架梁混凝土采用普通混凝土本构模型, 混凝土受 压应力一应变 曲线 考虑美 国学者 E Ho g n e s t e建 议的模 型 该模型上升段为二次抛物线 , 下降段为斜直线。采用 多线性等向强化曲线( M I S O ) 将此两种模型应用于有限元程 序中来描述混凝土 的应力应变 关系, 如图 2所示 。 钢材应力应变关系采用理想弹塑性模型, 在有限元分 析中为双线性随动强化( B K I N) , 服从 V o n Mi s e s 屈服准则。 1 3 单元类型
11、 杨维 国等 : 钢管混凝 土柱 一环梁节点受力分析 4 1 岂 倒 ( 8 ) 平面图 3 1 6 环粱框架桨 r 厂 I I 抗 鲤 型 。 i I 环梁配筋图 (c ) 剖面图 图1 节点几何尺寸及配筋图 应变 ( a ) 核心混凝土 应变 ( b ) 普通混凝土 图2 混凝土本构模 型 此模型混凝土采用 S o l i d 6 5单元来模拟。S o l i d 6 5单元 是 A N S Y S提供的专门用于混凝土分析的一种 8节点六面体 单元, 该单元被拉裂或压溃时, 单元刚度退化为零, 单元退 出工作状态, 从而可以考虑材料的开裂以及压碎等破坏模 式。工程结构中不允许出现较大的塑性
12、变形, 混凝土材料 的屈服点不明显, 而破坏点却非常明显, 所以工程上常将破 坏准则和屈服准则等同。混凝土屈服准则采用 Wi U a m Wa r n k e 五参数模型, 开裂剪力传递系数为 0 5 , 闭合剪力传 递系数为0 9 5 6 J 。模型钢管材料采用 S o l i d 4 5单元来模拟, 混凝土中的钢筋用 L i n k 8单元来模拟, 网格均划分为六面体 单元 。 1 4 模型粘结滑移的模拟 实际结构中钢管和核心混凝土之间有相对的粘结滑 移。考虑到滑移量很小, 为简化起见, 假设两者之间有可靠 的粘结, 有限元模型 中使钢管和核心混凝土接触界面之间 共用节点。钢筋混凝土梁中钢
13、筋和混凝土之问有比较好的 锚固, 它们之间滑移带来的问题较轻 , 一般不必考虑, 所以 L i n k 8单元与也与 S o l i d 6 5共用节点。 环梁混凝土与钢管壁之间采用库伦摩擦模型来模拟它 们之间切向力的传递, 用有限元软件 A N S Y S中的面面接触 框架梁配筋图 单元来实现。节点高度范围内钢管外壁采用接触单元 c o n t a 1 7 3 , 环梁内壁采用 目标单元 t a r g e l 7 0, 计算时排除因网格 离散时几何误差所产生的初始渗透。 1 5 约束与加载 静力加载和低周往复加载均通过约束柱底中心分界线 上结点 、 Y 、 方向的线位移来模拟铰的转动。 静
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钢管 混凝土 节点 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【z****6】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【z****6】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。