圆钢管混凝土柱环梁节点受力性能分析.pdf

6 6 低温建筑技术 2 0 1 3 年第 7 期( 总第 1 8 1 期) 圆钢管混凝土柱环梁节点受力性能分析 轩勇勇 ， 黄丽莉 ( 1 上海天华 建筑设计有限公司 。 上海2 0 0 2 3 5； 2 宁波职业技术学院 。 浙江宁波3 1 5 8 0 0) 【 摘要】 对某实际工程项目中的圆钢管混凝土柱 一 钢筋混凝土( R c ) 环梁节点采取相关图集提供的节点 构造样式进行设计 ， 在通用有限元软件 A N S Y S中建立节点模型， 选择合理的钢、 混凝土的本构关系， 采用两种模式 加载， 对节点的受力性能进行分析研究。数值模拟试验的结果表明， 图集建议形式的带有抗剪环的钢管混凝上 柱一R c环梁节点受力合理， 符合使用要求 ， 其性能满足“ 强节点弱构件” 的抗震设计要求。 【 关键词】 钢管混凝土； R C环梁节点； 抗剪环； 有限元分析 【 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 3 ) 0 7 0 0 6 6 一 o 4 相对普通钢结构柱， 钢管混凝土柱具有承载能力 高、 抗震及抗火性能更好、 施工方便等优点 ， 在高层建 筑工程中已经得到越来越广泛的应用。众所周知， 一 般高层建筑的楼盖体系均采用钢筋混凝土梁板体系， 因此在实际工程应 用 中， 钢 管混凝 土柱 钢筋混凝 土 梁的节点连接是一个必须着重解决的问题。当前用 于民用建筑中的钢管混凝土柱与混凝土梁连接节点 的形式 主要有 ： 上下环 板牛腿 式、 双梁 式、 梁端 局部加 宽式、 对穿暗牛腿式、 穿心钢筋暗牛腿式、 钢筋混凝土 环梁节点等。这些节点形式各有优越性和不足， 都 已有一定的试验研究。 图 1 为某高层商业建筑中出现的一些钢管混凝土 柱 一钢筋混凝土梁的连接节点。图集 提供了如下 形式的钢管混凝土柱 一 钢筋混凝土( R C ) 环梁节点： 钢 管柱节点段以一定间隔贴焊两圈钢条作抗剪环， 框架 梁及环梁剪力通过抗剪环传递， 框架梁纵向钢筋锚固 在环梁内， R C环梁与钢管紧密箍抱， 将框架梁端弯矩 传递给管柱。建造施工方面 ， 钢管柱无穿心构件及内 加劲环( 只需外面贴焊抗剪环) ， 因此 内填混凝土的浇 筑不受影响； 环梁段施工顺 序为先在地面绑扎钢筋 笼， 高空吊装就位后浇筑， 操作方便， 施工效率高。 图集形式的这种节点到底能否达到“ 强节点弱构 件” 的抗震设计要求?为了更深入了解该节点的相关 性能， 本文采用通用有限元软件 A N S Y S 对圆钢管混凝 土柱 R C环梁 节点 的 力学 性能 进行 了较 为 深入 的 研 究， 相关结论可为类似工程实践提供参考和借鉴。 l E l i i I 。， l 1 。 I l l I_ !l sf 一 t 一 “ 一一 尊 一 I 一 I I I 卢 删 。 j ： l 一 一 L 一 J 一 L t t 。 l 厂 ， l厂 l - 0 I ： I L 一 _ ： 1 I l l U l l 【l ； 翻 蜘 I ， ，笺 l l 、 。 I , ro t I J II 囊 量 lI J I I I I ” ： 一 一 望 L I I 蹦 一、 萼 r 一、 r 。 _ l 上 l 1 e 图1 钢管混凝土一 环梁节点分布平面图 ( 局部 ) 1 有限元模型的建立 2 0 6 1 0 MP a ， 钢筋强度值依据试验钢筋实测强度值 1 1 材料本构关系模型 取值。钢管材料的相关取值类似。 ( 1 ) 钢 材料应力- 应 变关 系。钢筋 弹模 E = ( 2 ) 混凝土的单轴应力 一应变关系。混凝土弹 王灿灿等： 焊缝质量对钢管混凝土柱影响研究 焊缝质量对钢管混凝土柱影响研究 王灿灿 ， 夏之罡 ， 叶尹 ， 唐永庆 ， 闫东 ， 孙治 ， 徐菲 ( 1 丽水 电业局 ， 浙江丽 水3 2 3 0 0 0； 2 浙江省电力设计院 ， 杭州3 1 0 0 0 0； 3 浙江大学建筑工程学院 。 杭州3 1 0 0 5 8) 【 摘要】 对于钢管混凝土柱及钢骨 一 钢管混凝土柱进行轴压试验， 分析影响组合柱承载力及延性的因素。 试验结果表明， 随着长细比的增大 ， 破坏会由短柱的材料强度破坏转 向非弹性弯曲失稳破坏。且部分柱呈现焊缝 破坏 ， 对于焊缝破坏的组合柱， 破坏都具有突然性 ， 且承载力普遍偏低 ， 因此在工程应用中要引起充分重视。 【 关键词】 焊缝； 钢骨； 钢管混凝土； 破坏模式 ； 承载能力 【 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 3 ) 0 7 0 0 6 9 0 3 在高耸及大跨越建筑结构中柱子承受很高的轴 力 ， 是决定建筑在极限工作状态下是否安全的关键。 这要求在重载条件下， 柱子不仅要有足够的强度而且 要有较好的延性。钢 一混凝土柱中的混凝土具有控 制钢的局部屈曲作用和钢管具有提供混凝土的侧向 压力以提高混凝土的抗压抗剪强度的作用， 使得组合 柱良好的承载力和延性 ， 在工程中广为采用。 目前钢骨钢管混凝土结构多见于大型钢管混凝 土格构式结构 ， 因其主管承受巨大的轴力， 要求 截面尺寸较大， 但层状撕裂等问题严格限制钢管的厚 度， 从而只能采用钢骨一 钢管混凝土的构件截面形式。 随着经济 的迅速发展 ， 大型钢 骨钢管 混凝 土格 构式 电 力塔架将不断出现， 钢骨钢管混凝土柱子必将具有广 阔的工程应用空间 ， 而需要展开相应 的研究 。 1 钢骨 一 钢 管混凝 土主轴心抗压试 验 1 1 材性试验 钢骨 一钢管混凝土柱采用 Q 2 3 5钢 ， 焊缝采用 E 5 0 型焊条。钢材拉伸试验结果平均值见表 1 。 试验中主管灌注的混凝土采用 自密实商品混凝 土 ， 强度设计等级为 C 3 0 ， 测得混凝 土 2 8 d的立方体抗 压强度为4 6 8 6 M P a ， 混凝土的弹性模量为3 7 4 2 0 M P a 。 的设计时， 在满足构造要求的前提下， R C环梁上、 下 主筋 截面面积可相对 图集 建议进 行适 当减 小 ， 以节约 成 本 ， 避免不 要的钢筋浪费。 参考文献 1 钱稼茹， 周栋梁， 方小丹 钢管混凝土柱 一R C环梁节点及其 应用 J 建筑结构， 2 0 0 3 ， ( 9 ) 2 国家建筑标准图集 0 6 S G 5 2 4 钢管混凝土结构构造 M 北 京 ： 中国建筑标 准设计研究 院 ， 2 0 0 6 3 王新敏 A N S Y S 程结构数值分析 M 北京： 人民交通出版 表 1 钢材拉伸试验值 试 样 屈服强度极 限强度 断后伸长率 弹性模量 MPa MP a A E GP a 1 2 试件设计 轴压试验分短柱轴压和长柱轴压。按截面形式 分为圆钢管混凝土和钢骨 一圆钢管混凝土截面， 钢骨 混凝土截面形式见图 1 。圆钢管混凝土柱和钢骨 一圆 钢管混凝土柱截面均为 q b 3 0 0 m m 4 m m， 长度分别为 5 0 0 、 1 5 0 0 、 2 5 0 0 m m。钢材 的屈服强度见表 1 。 图1 钢骨一 钢管混凝土截面形式 4厚隔板2 0 0 拉结钢筋2 0 0 制作时首先将钢加工成两端 中空的圆钢管， 采用 冷弯、 焊接成型。保证钢管两端截面平整。混凝土采 社 。 2 0 0 7 4 C E C S 2 8 ： 9 0 ， 钢管混凝土结构设计与施工规程 s 5 韩林海 钢管混凝土结构： 理论与实践 M 北京： 科学出版 社 ， 2 0 0 7 f 6 韩林海 杨有福 现代钢管混凝土结构技术 M 北京： 中国 建筑工业 出版社 ， 2 0 0 4 收稿 日期 2 0 1 3 0 3一】 2 作者简介 轩勇勇( 1 9 8 6一) 男， 河南洛阳人， 硕士研究生， 研究方 向： 结构设计。