全装配式混凝土框架型钢暗牛腿节点受力性能分析

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1、全装配式混凝土框架型钢暗牛腿节点受力性能分析颚破机http://www.epojishebei.com/颚破机http://www.sbmepoji.com/核心提示：本文利用在型钢下加焊承压角钢的办法来改进这种连接形式，并通过有限元软件对这种改进后的型钢暗牛腿进行了非线性分析。最后本文给出了节点改进前后的破坏形式和极限承载力的对比，并对此类节点的工程应用给出了建议。摘要：型钢暗牛腿节点是一种新型的全装配式混凝土结构节点连接形式，这种连接形式具有传力路径明确、承载能力高等优点而日益受到人们关注。但是，由于受力复杂和局压的现象，该节点中型钢下的混凝土存在着极容易被压碎的问题。基于此，本文利用在型

2、钢下加焊承压角钢的办法来改进这种连接形式，并通过有限元软件对这种改进后的型钢暗牛腿进行了非线性分析。最后本文给出了节点改进前后的破坏形式和极限承载力的对比，并对此类节点的工程应用给出了建议。关键词：预制混凝土；框架节点；型钢暗牛腿；有限元；局部承压预制构件组成的装配式结构的安全性，不完全取决于构件的质量，同时还取决于这些构件与周边构件的连接。可靠的连接可以按设计的要求实现合理传递规定的内力。据几次大地震的调查表明，预制混凝土墙结构在震后破坏较轻，而大空间的预制混凝土框架结构破坏较严重，主要表现为因各构件间的连接破坏而导致结构整体离散、倒塌[4]。预制构件间的连接是预制混凝土结构的薄弱环节，也是

3、预制混凝土结构研究的重点及结构整体抗震研究的前提和基础。1 问题的提出国外装配式框架节点考虑延性的设计方法比较先进，技术上的进步已经达到了对任何常用的框架结构，都可以建造具有抗震能力的整体结构[1]。我国的预制装配式延性框架的研究还比较落后，与发达国家的先进水平在研发和应用上还有较大的差距，客观上要求开发新型的装配式延性框架以及其延性连接节点的构造方法。新型延性框架中的“干式”节点除了满足承载能力要求外还将考虑节点的抗震性能，把构件端部的变形性能也考虑进来。根据预制混凝土结构的特点，新型节点的构造应该具备如下特点：（1）对于预制装配式框架结构而言连接方式应为刚接，形成强节点。（2）传力路径明确

4、，尽量将剪力传递路径与弯矩传递路径分开。（3）充分利用延性较好的钢材形成塑性铰，并且尽量使塑性铰区在离开柱边的地方产生，这样可以保证节点核心区的受力安全。本文主要针对一种新型干式节点进行分析其受力性能以及存在的不足，给出自己的改善方法并对这种改善后的节点进行了有限元分析，最后对该新型节点的发展提出自己的建议。2 一种新型干式连接的优缺点由于牛腿的承载力很高，竖向力能较可靠地传递，牛腿连接的方式在干式连接中相当普遍。在住宅或商业用房中，牛腿应尽量满足建筑的要求，此时常把牛腿做成不影响美观的暗牛腿。对于暗牛腿，可以有很多种做法，如型钢暗牛腿，混凝土暗牛腿等。在这些暗牛腿连接中，型钢暗牛腿连接由于其

5、传力明确，变形性能良好使得这种连接方式具有很好的未来前景。下面将对这种型钢暗牛腿连接节点的连接形式以及受力性能进行简要的介绍。如图1所示该节点就是将型钢直接伸出来而不用混凝土包裹直接做成暗牛腿，梁端的剪力可以直接通过牛腿传递到柱子上，梁端的弯矩可以通过梁端和牛腿顶部设置的预埋件传递。当剪力较大时，用型钢作成的牛腿还可以减小暗牛腿的高度，相应地增加梁端缺口梁的高度以增加抗剪能力。由此可见，新型节点的牛腿与普通的牛腿的区别在于：牛腿不仅要为预制梁端提供竖向反力，而且要能够提供反向弯矩，并且该种连接有效地将剪力与弯矩的传递路径分开。通过合理的设计连接盖板，可以较好的发挥钢材的延性，是连接构件产生塑性

6、变形进而保护混凝土构件。但是该种连接形式中型钢暗牛腿下的混凝土受力是相当复杂的，型钢暗牛腿下的混凝土极容易被压碎，也就是存在着局压现象。混凝土的局压破坏可以导致整个梁柱节点丧失承载能力，使得节点无法充分发挥其承载力以及变形能力。这是该种连接方式的一个缺点[2]。本文将对这种型钢下混凝土存在的局压现象提出自己的改进措施，并用有限元对改进后的型钢暗牛腿节点进行受力分析，对比改进前的节点承载能力提出建议。3 改进后节点的有限元分析本文上述部分说明了型钢暗牛腿节点的受力性能良好，并且传力路径明确的优点。但是局部承压问题是该连接方式的一个不足之处。为了使得该连接形式的各部分能充分发挥其承载力以及变形性能

7、，可以通过在型钢暗牛退的上下各一定高度范围内加密柱的箍筋，或者在柱边型钢的下翼缘外侧加焊一块角钢等办法来使竖向应力更好的传递并且防止局部受压破坏[3]。由于型钢暗牛腿节点本身采用的就是焊接连接形式，故在型钢底部加焊一块角钢的办法在工程中的应用可行性是很高的。本文着重对这种改进办法进行有限元的分析。通过有限元分析来了解这种改良办法的效果，以及改良后的节点承载力提高的情况。3.1 有限元算例的参数介绍