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钢梁—钢管混凝土柱穿心节点约束刚度的研究

袁继雄  
【摘要】:近二十年来,钢管混凝土结构在土木工程的各个领域得到广泛应用。在高层和超高层建筑中,由于钢管混凝土柱的特殊构造,促进了梁—柱连接方面的研究,目前有超过二十种的节点型式在工程中被采用。但是,这些约束刚度特性不一的节点型式,在引入框架设计时,无一例外地被假设为刚接或铰接节点。这种假设的合理性和对框架分析产生的影响,需要引起我们的重视。 本文作为国家自然科学基金课题《钢管混凝土框架节点约束刚度的研究》的一个子项,选取了规范(CECS28:90)所推荐的钢梁—钢管混凝土柱穿心节点进行约束刚度的研究。首先进行了四个1:3尺寸的节点试验研究,测量节点区转角(建立M—θ曲线),分析节点区域的受力变形状况和半刚性特性;然后用ANSYS建模进行有限元分析,并利用试验结果对模型的适用性进行了评价,得到符合穿心节点性能的有限元模型;最后利用模型,分析梁、柱尺寸等参数对穿心节点约束刚度影响的趋势和程度。通过研究,给出适合于穿心节点连接分析的有限元模型,以及对应于不同梁柱尺寸参数的M—θ性能曲线。 本课题中,我们探讨获取节点约束刚度信息的方法,(1)利用有限元工具构筑节点模型,(2)用较少量的试验来验证和修正有限元模型,(3)用有限元模型完成约束刚度影响因素的研究。这样能够避免进行大量重复试验,而得到符合分析精度要求的数椐。


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