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以方钢管混凝土柱和钢梁组成的“钢与混凝土组合框架结构体系”,是一种新型、高效、节能、环保型的结构体系,因此,在中高层建筑中受到大量关注。然而,制约组合框架体系发展的问题是如何实现“强柱弱梁”抗震思想及节点构造简化等问题。所以探讨合理、有效的节点构造方案,具有十分重要的理论意义和应用价值。
目前,一种新型组合形式—方钢管混凝土柱-钢梁翼缘削弱型节点(无内隔板)能有效解决上述问题。这种节点形式构造简单、易于浇灌,且没有因焊缝产生的质量问题,但是,这类节点形式相关研究文献较少,受力性能不明确。鉴于此,本文采用有限元软件ABAQUS9.0对无内隔板式方钢管混凝土柱-翼缘削弱型钢梁进行非线性有限元分析。进行的主要研究工作如下:
第一,通过比较未削弱节点和普通削弱节点,验证了有限元模型能够较准确的模拟其他类似模型。
第二,不同轴压比、不同梁柱线刚度比下,对组合节点进行了非线性静力性能分析。计算结构表明:随着轴压比增大,结构水平承载力逐渐减小;改变梁柱线刚度比值会引起节点水平承载力及钢梁塑性区域的变化,降低柱子的线刚度比增大梁的线刚度对节点的影响大。
第三,主要从削弱参数变化对节点的影响进行非线性有限元分析,从关键部位应力及节点承载能力方面分析了削弱参数的变化对节点性能的影响,并进行了参数优化。分析结果表明;削弱深度c对节点的力学性能影响最大,推荐范围在40mm一50mm之间;削弱长度b对节点的力学性能影响最小,推荐范围在300mm-400mm之间;削弱处距柱子的长度a对节点的力学性能影响比b值大,推荐范围在125mm-150mm之间。