钢连梁-混凝土剪力墙连接节点受力性能研究

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在剪力墙结构体系中,墙肢和连梁的连接节点是结构受力体系中的关键部位,而且历次震害结果表明结构的破坏也大多发生于节点区。近年来,钢-混凝土组合结构在高层建筑中得到了广泛应用,而钢连梁-混凝土剪力墙就是其应用之一。型钢和混凝土是两种受力性能相差极大的材料,对于由型钢和混凝土组成的节点,其受力性能的研究还不够全面。本文通过ANSYS有限元软件对钢连梁-混凝土剪力墙连接节点采用实体建模的方法进行数值模拟分析。考虑了钢连梁剪跨比、型钢强度、剪力墙轴压比和型钢翼缘厚度四个因素对该节点受力性能的影响,建立了13个有限元模型试件,深入分析了节点在竖向单调荷载作用下的承载力和延性以及在循环荷载作用下的滞回性能、骨架曲线、刚度退化和耗能性能;分析了各种荷载作用下剪力墙和钢梁的应力分布情况。研究结果表明:随着钢连梁剪跨比的减小,节点的承载力、延性和刚度都有较大的提高,但是对节点的耗能性能几乎没有影响,故以节约材料为前提,在一定范围内可适当地减小钢连梁剪跨比;提高型钢强度可增大节点承载力,但节点的延性、耗能性能变差,节点破坏不符合“强节点弱构件”原则且没有充分利用材料,故型钢的强度不宜过大;剪力墙轴压比大于0.3时,节点的受力性能变差,节点破坏也不符合“强节点弱构件”原则,建议实际设计中剪力墙轴压比不超过0.3;型钢翼缘厚度增大可提高节点承载力,但节点的延性、滞回性能和耗能能力变差,建议钢连梁-剪力墙连接节点中钢连梁的翼缘厚度介于14-16mm。本文深入分析了钢连梁-混凝土剪力墙连接节点在单调荷载和循环荷载作用下的受力性能,得出的结论对钢连梁-混凝土剪力墙连接节点的理论研究和工程应用具有一定的参考价值,为进一步研究打下了良好的基础。
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