復(fù)式鋼管混凝土外鋼管不連通環(huán)梁節(jié)點(diǎn)有限元分析*
張冬芳，張玉芬，趙均海，朱倩
- 摘 要
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張冬芳，張玉芬，趙均海，朱倩（長(zhǎng)安大學(xué)建筑工程學(xué)院， 西安710061）［摘要］基于復(fù)式鋼管混凝土外鋼管不連通環(huán)梁節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究，在合理選擇材料本構(gòu)關(guān)系和破壞準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，采用有限元分析軟件ANSYS建立模型，研究了該類節(jié)點(diǎn)在往復(fù)荷載作用下的力學(xué)性能。有限元模擬的滯回曲線及骨架曲線與試驗(yàn)結(jié)果大致吻合，在一定程度上驗(yàn)證了有限元方法的合理性。在此基礎(chǔ)上，分析了鋼筋混凝土環(huán)梁及內(nèi)外鋼管的應(yīng)力分布，探索此類節(jié)點(diǎn)的傳力機(jī)制及最終破壞形態(tài)。最后對(duì)該類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了參數(shù)分析，研究節(jié)點(diǎn)處豎筋配筋率、豎筋錨固長(zhǎng)度、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)及環(huán)梁處混凝土強(qiáng)度等級(jí)、框架梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)骨架曲線的影響規(guī)律。［關(guān)鍵詞］復(fù)式鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)；鋼筋混凝土環(huán)梁；滯回曲線；骨架曲線；有限元分析中圖分類號(hào)：TU398.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-848X(2013)05-0039-06Finite element analysis on the ring beam joint with discontinuous outer tube between composite CFST and RC beamsZhang Dongfang, Zhang Yufen, Zhao Junhai, Zhu Qian（School of Civil Engineering, Chang′an University, Xi′an 710061, China）Abstract: According to experimental study on the ring beam joint with discontinuous outer tube between composite concrete-filled steel tube and reinforced concrete beams, the finite element software ANSYS was used to simulate the behavior of connections. The simulated hysteretic curves and skeleton curves were compared with the experimental data and roughly agreement can be observed. Stress analysis was researched by using the finite element analysis model to study the failure mode and mechanism of the new system joints. Moreover, parametric studies have been carried out to investigate the influences of the cross-section ratio and anchorage length of the vertical reinforcement for the nodes area, the strength of the concrete for the nodes area and the ring beams and the concrete strength of the frame beams on the skeleton curves.Keywords: connection of composite concrete-filled steel tube; reinforced concrete ring beam; hysteretic curve; skeleton curve; finite element analysis*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51008027，50908015)，高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（20110205130001），陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2011JM7002)，長(zhǎng)安大學(xué)中央高?；究蒲许?xiàng)目（CHD2011ZD009）。作者簡(jiǎn)介：張冬芳，博士研究生，Email: zhangdf19@gmail.com。參考文獻(xiàn)［1］鐘善桐. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)［M］. 3版. 北京：清華大學(xué)出版社，2003.［2］張玉芬，趙均海，李小偉. 基于統(tǒng)一強(qiáng)度理論的復(fù)式鋼管混凝土軸壓承載力計(jì)算［J］. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，41(1)：41-46.［3］BETTEL J, THAMBIRATNAM D, PERERA N. Cyclic behavior of concrete filled steel tubular column to steel beam connections［J］. Engineering Structures, 2002, 24(1): 29-38.［4］湯文鋒，王毅紅，史耀華. 新型鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)的非線性有限元分析［J］. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，24(5)：60-63.［5］HAN LINHAI, WANG WEIHUA, YU HONGXIA. Experimental behaviour of reinforced concrete (RC) beam to concrete-filled steel tubular (CFST) column frames subjected to ISO-834 standard fire［J］. Engineering Structures, 2010，32(10)：3130-3144.［6］魏璉，王志遠(yuǎn)，王森，等.鋼管混凝土梁柱RC環(huán)梁節(jié)點(diǎn)計(jì)算方法的研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2008，38(3)：29-33.［7］王先鐵，郝際平，周觀根.方鋼管混凝土柱隔板單邊貫通節(jié)點(diǎn)性能研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2009，39(6)：43-46.［8］張玉芬，王育平，趙均海. 復(fù)式鋼管混凝土外鋼管不連通環(huán)梁節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究［J］. 土木工程學(xué)報(bào)，2012，45（6）：90-100.［9］聶建國(guó)，秦凱，肖巖. 方鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究及非線性有限元分析［J］. 工程力學(xué)，2006，23(11)：99-115.［10］MALEKI S, TABBAKHHA M. Numerical study of slottedwebreducedflange moment connection［J］. Journal of Constructional Steel Research, 2012, 69(1)：1-7.［11］劉付均，蔡健. 新型鋼管混凝土柱板節(jié)點(diǎn)受力性能非線性有限元分析［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2010，40(11)：91-96.［12］韓林海. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)——理論與實(shí)踐［M］. 北京：科學(xué)出版社, 2004.［13］過鎮(zhèn)海, 時(shí)旭東. 鋼筋混凝土原理和分析［M］. 北京：清華大學(xué)出版社, 2003.［14］NIE JIANGUO, BAI YU, CAI C S. New connection system of confined concrete columns and beams I: experimental study［J］. Journal of Structural Engineering, 2008, 134(12): 1787-1799.［15］LI WEI, HAN LINHAI. Seismic performance of CFST column to steel beam joints with RC slab: analysis［J］. Journal of Constructional Steel Research，2011，67(1)：127-139.
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