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《隔板貫通式圓鋼管混凝土柱-翼緣削弱鋼梁連接節(jié)點(diǎn)的參數(shù)分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、第28卷第3期土木工程與管理學(xué)報(bào)Vo1．28No．32011年9月JournalofCivilEngineeringandManagementSep．2011隔板貫通式圓鋼管混凝土柱一翼緣削弱鋼梁連接節(jié)點(diǎn)的參數(shù)分析李成玉，李睿(武漢科技大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，湖北武漢430070)摘要：采用有限元軟件ANSYS對(duì)隔板貫通式圓鋼管混凝土柱一翼緣削弱鋼梁連接節(jié)點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行分析。在參照SAC推薦標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，驗(yàn)證隔板貫通式節(jié)點(diǎn)狗骨處參數(shù)的取值范圍，并細(xì)化。結(jié)果表明：狗骨處的三個(gè)參數(shù)——削弱深度c、削弱端至焊縫的距離n和削弱長(zhǎng)度b對(duì)節(jié)點(diǎn)的極限承載力的影響依次降低。當(dāng)。=(0．5～0．65)6r；b=(0
2、．65～0．85)d6；c=(0．20～0．25)6時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的性能最優(yōu)。關(guān)鍵詞：鋼管混凝土；翼緣削弱；隔板貫通；有限元分析中圖分類號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-0985(2011)03-0143-041994年Northridge地震以后，人們開始使用鋼管壁厚8mm。翼緣削弱式鋼梁，它是將梁的上下翼緣在距柱子表1節(jié)點(diǎn)模型參數(shù)表表面一定長(zhǎng)度處進(jìn)行削弱處理，然后與柱連接形成一種預(yù)先具有缺陷的節(jié)點(diǎn)。這種設(shè)計(jì)是為了將塑性鉸從柱子表面移開，從而防止焊縫被過高的應(yīng)力應(yīng)變所破壞?。目前包括FEMA、SAC等已定出了狗骨處的參數(shù)范圍，但這些主要應(yīng)用于梁柱直接焊接的節(jié)點(diǎn)形式，對(duì)于隔板式的
3、節(jié)點(diǎn)并沒有相關(guān)的文獻(xiàn)對(duì)狗骨處的參數(shù)進(jìn)行研究。因此，本文采用有限元軟件Ansys對(duì)隔板貫通式圓鋼管混凝土柱一翼緣削弱鋼梁連接節(jié)點(diǎn)(圖1)的狗骨處參數(shù)進(jìn)行分析。1．2單元的選擇與劃分經(jīng)過多次嘗試發(fā)現(xiàn)Solid單元能有效地模擬鋼管、混凝土及邊界條件。塊體Solid45單元(8節(jié)點(diǎn))用來模擬鋼梁和鋼柱，此單元通常用于模圖1鋼管混凝土結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)翼緣削弱設(shè)計(jì)擬固體結(jié)構(gòu)，且可在計(jì)算時(shí)使用時(shí)間控制及變量積分運(yùn)算?；炷亮?xí)慣用Solid65單元，此單元能1有限元分析模型模擬裂縫及壓碎狀況。為了既節(jié)約計(jì)算時(shí)間又保證精確，嘗試過很多劃分，最終發(fā)現(xiàn)當(dāng)高：寬：長(zhǎng)1．1試件選取=1：2：2時(shí)最優(yōu)。劃分情況如圖2。為
4、了找出狗骨處參數(shù)的設(shè)計(jì)范圍，參照SAC1．3邊界條件及加載方式的推薦標(biāo)準(zhǔn)建立12個(gè)足尺寸的模型(表1)。鋼框架高3．8m，寬6．0m，梁為H型鋼，截面為450．試件的約束條件為：柱頂施加、Y兩個(gè)方向的約束，在柱腳施加、Y、三個(gè)方向的約束。由mmx150ITlm×8mlYlx12mm；柱直徑為350mnl，于對(duì)稱，節(jié)點(diǎn)的1／4被模擬(圖3)。對(duì)稱面1所收稿日期：201191作者簡(jiǎn)介：李成玉(1971一)，男，湖北麻城人，副教授，博士，研究方向?yàn)殇摶旖M合結(jié)構(gòu)(Email：lee—chengyu@163．tom)基金項(xiàng)目：湖北省自然科學(xué)基金(ABA2006291)·144·土木工程與管理學(xué)報(bào)2O
5、11年圖4雙線性模型(a)節(jié)點(diǎn)的有限元?jiǎng)澐?計(jì)算結(jié)果分析2．1削弱端至焊縫的距離n對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能的影響取RA系列的四個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，其中另兩個(gè)參數(shù)保持不變，o的值分別為：60mm、80mm、100mm、120mm。(b)隔板的有限兀劃分圖2模型的劃分有節(jié)點(diǎn)固定向的自由度，對(duì)稱面2所有節(jié)點(diǎn)固定Y向的自由度，柱中心線所有節(jié)點(diǎn)固定、Y兩個(gè)方向的自由度，其它節(jié)點(diǎn)為自由狀態(tài)。在梁端施加50mm的位移荷載，分為10個(gè)荷載子步，即每個(gè)子步的位移增量為5mm。圖5RA系列在單調(diào)荷載作用下的荷載．位移曲線圖5是RA系列試件在單調(diào)荷載作用下的荷載一位移曲線?？梢钥闯觯涸趩握{(diào)荷載作用下，節(jié)點(diǎn)的初始剛度基本相同，
6、表現(xiàn)為曲線重合。隨著荷載的增大，參數(shù)口越小的節(jié)點(diǎn)，屈服荷載越小，塑性鉸越早出現(xiàn)在梁削弱部位。另外，削弱位置距梁端越近，節(jié)點(diǎn)的剛度越低，使得極限承載力越圖3節(jié)點(diǎn)的邊界條件低，但影響不大。1．4材料本構(gòu)模型為了考察參數(shù)。的變化對(duì)塑性鉸外移效果的在對(duì)節(jié)點(diǎn)的有限元分析中，鋼材采用雙線性影響，給出了RA系列試件翼緣下表面腹板處沿隨動(dòng)強(qiáng)化(BKIN)模型(圖4)，其中泊松比=梁長(zhǎng)方向的VonMises應(yīng)力分布對(duì)比曲線及焊縫0．28，屈服強(qiáng)度=350N／ram。E=0．1E(E的VonMises應(yīng)力分布對(duì)比曲線，如圖6所示。為強(qiáng)化模量；E為彈性模量，取值為2．06×10從圖中可知：(1)RA系列的最大應(yīng)
7、力相差不MPa)。對(duì)于}昆凝土，常見的本構(gòu)模型有William大。說明參數(shù)n對(duì)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的影響不大，與荷載—Warnker模型和韓林海模型，前者一般適用位移曲線的結(jié)論一致。(2)RA系列的最大應(yīng)力于板式混凝土。在本文的節(jié)點(diǎn)模型中混凝土受到點(diǎn)均在削弱區(qū)域內(nèi)，能起到削弱梁端塑性鉸外移橫向約束，因此其材料性能與板式混凝土不同。保護(hù)節(jié)點(diǎn)的作用，說明這種削弱方式和削弱尺寸而后者是一種簡(jiǎn)化的多線性模型，盡管也用于填是合理的。另外參數(shù)0
