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近30年来,混凝土柱和钢梁组成的组合结构得到了越来越广范的应用,从结构和施工的角度来说,这种结构更合理。为了了解这种组合结构节点区域荷载的传递机制和节点构造对节点性能的影响,美国和日本已经对该结构开展了深入研究。这种结构的优点是充分利用两种材料的优点。一方面采用混凝土柱比采用钢柱经济,而且钢筋混凝土构件的强度大,稳定性好;另一方面,钢梁比钢筋混凝土梁构件质量轻、施工时不需加设支撑,可加大结构跨度。
门式刚架房屋结构用于大跨度的单层工业厂房,其优越性越来越被业主接受,跨度也越做越大。传统的门式刚架是指主体采用钢梁钢柱做成的山门式刚架,它具有自重轻、抗震性能好等优点,主要用于工业厂房、仓库等大跨度房屋建筑。随着社会需求的多样化,传统门式刚架的局限性也逐步显现,比较典型的问题有:工字形钢柱的长细比较大,刚度小,稳定问题突出,导致用钢量上升;与传统的轻质砌体相比,压型钢板墙体的保温和耐久性较差;钢结构防火、防腐费用也偏高。
本文采用一种新型的结构形式,即由钢筋混凝土柱和钢梁(RCS)组成的结构。是将门式刚架的工字钢柱改为钢筋混凝土柱,钢梁保持不变,且钢梁与钢筋混凝土柱仍为刚接,节点区范围内加局部短钢柱,形成局部钢骨混凝土结构。工程应用实践表明,梁柱采用两种不同的材料可以发挥材料各自的优点,从选材上具有合理性和经济性。作为主要传力部件的RCS节点是RCS结构研究的关键问题。
本文使用通用有限元软件ansys9.0综合考虑三重非线性(材料非线性、几何非线性、边界非线性(接触))影响,对组合节点试件进行分析,主要研究新型门式刚架混凝土柱-钢梁节点的受力性能和破坏形态。分析发现,本文的节点方式是可行的、安全的。