预应力混凝土扁梁节点受力性能的有限元分析

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本文研究的扁梁是宽度大于梁高的梁,在结构中不但可以作为楼板的有利支撑,同时它特有的截面尺寸可以增加楼层的净高。从而可以满足现代建筑大跨度、大空间等结构方案的需求。由于扁梁截面尺寸的特殊性和施加了预应力,使它的受力性能和普通框架节点有所区别;而且节点在框架结构中是在双向荷载下损坏的影响也是巨大的。本文通过对18个中节点和18个边节点的相互正交数值试验,对预应力混凝土扁梁节点进行了基于尺寸和核心区体积配箍率参数研究。文章中这些试验是在柱端水平荷载和轴向荷载作用下进行弹性阶段的计算分析,找出影响节点受力性能的关键因素和重要因素以及它们对试验的影响趋势。而且给出了节点核心区主拉应力、主压应力的迹线分布规律和迹线走向。同时,通过ANSYS12.0软件对4组中节点基于预应力筋位置的变化探讨节点核心区混凝土拉应变以及箍筋拉应力的变化情况。主要结论如下:(1)预应力筋作用改善中节点核心区混凝土的抗剪承载力,降低了核心区混凝土和箍筋的拉应力;在扁梁中预应力筋水平位置的变化对节点核心区抗剪强度没有明显影响。(2)柱端所受水平力与轴向力的比值P/N是影响中节点核心区最大主拉应力、最大主压应力以及竖向最大应力的关键因素。三个应力和P/N几乎成正比线性关系。柱截面的长宽比是影响节点核心区三个应力的重要因素,从试验中可以认为位级1.5是较好的一个柱截面的长宽比。(3)对边节点正交试验中得出的结论和中节点相似,影响核心区最大主拉应力、最大主压应力以及竖向最大应力的关键因素是柱端所受水平力与轴向力的比值。重要因素是柱截面的长宽比。(4)分析节点核心区的主拉应力迹线S1、主压应力迹线S3可知中节点核心区的受力机理符合斜压杆机理,应力集中现象在节点核心区的四个角落区域产生。边节点核心区的受力机理可以近似用斜压杆机理来处理,同时在节点受压区应力集中现象较明显。
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