钢管混凝土外加强环式节点三维非线性有限元分析及设计优化

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ljlshh2003
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目前高层及超过层建筑采用钢管混凝土结构的越来越多,钢管混凝土梁柱节点的受力性能还需进一步研究。本文用有限元计算软件Ansys10.0对钢管混凝土柱外加强环式节点进行了有限元非线性数值模拟,通过10个有限元模型试件分析加强环板的宽度、厚度、钢管壁的厚度、柱端轴力、加载方式等五个因素对加强环板受力性能的影响。分析研究结果表明:随着环板宽度和厚度的增大,节点区的承载力有明显增加,加强环板的宽度和厚度是影响其受力性能的主要因素。随着钢管壁厚度的增加,节点承载力增大幅度不大,对节点承载力的影响较小。在轴力对环板的应力“效应”较小,应力值有所增大,从而可以不考虑轴力对节点区受力性能的影响。通过分析,得出了加强环板的应力应变分布机理,在单向荷载作用下,应力应变最大值的50%主要集中在与梁轴线成450的范围内,对其他区域影响相对较小。双向加载时,在环板450处应力产生叠加,屈服区域主要集中在与梁轴线成450角的区域内,加强环板与梁轴线成450的截面是环板的薄弱部位。此处环板的径向应力应变分布成斜直线,高应力应变区域集中在环板内部。作出了环板应力应变在450截面上成直线的假设,此假设更符合实际,偏于安全设计。本文在理论分析的基础上,优化节点设计,充分考虑腹板剪力对节点“套箍效应”弱化机理,该设计方法计算简便,对钢管混凝土结构设计有着重要的参考价值。
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