新型钢管混凝土柱方形环梁节点有限元分析

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1、第30卷第4期土木工程与管理学报Vol_3ONo．42013年12月JournalofCivilEngineeringandManagementDee．2013新型钢管混凝土柱方形环梁节点有限元分析葛森，聂肃非，单瑶嘉(华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉430074)摘要：在圆形环梁节点基础上提出方形环梁节点，借助ANSYS软件建立了两种节点形式有限元模型进行非线性分析。通过分析方形环梁节点抗剪环、环梁混凝土及其钢筋的应力分布规律研究了节点的抗剪、抗弯机理，并与圆形环梁节点进行对比，推导了方形环梁节点抗弯承载力设计公式，就影响梁端弯矩分配的几个主要几何因素进行正交试验分析。研究结果表明：

2、方形环梁节点中环梁受力较为均匀，其配置直线型的钢筋更有利于内力的传递；方形环梁梁端弯矩一部分由环梁上部受拉纵筋和下部受压混凝土形成抵抗力矩来承担，另一部分则转化为环梁扭矩，这两部分弯矩分配的比例受到节点几何因素的影响，其中环梁高度的影响最为敏感，环梁越高，分配的扭矩越小。关键词：方形环梁节点；有限元分析；受力机理；抗弯承载力设计方法；正交试验法中图分类号：TU528．59文献标识码：A文章编号：2095-0985(2013)04-0049-06FEAofNewSTCCColumnJointConnectedWithSquareRingBeamGESen，NIESu-fei，sHANYao-ji

3、a(SchoolofCivilEngineeringandMechanics，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Basedoncircleringbeamjoint，thesquareringbeamjointisproposedandthefiniteelementmodelsofthesetwotypesofjointsarebuiltwithANSYS．Theshearandbendingmechanismofsquareringbeamjointwerestudiedbyanalyzi

4、ngthestressdistributionofinshearrebar，ringbeamconcreteandlongitudinalreinforcement，andcomparedwithcircleringbeamjoint，designingmethodofsquareringbeamwasalsoproposed，andtheinfluenceofseveralmaingeometricfactorstobendingmomentdistributionwasstudiedbyorthogonaltest．Theresultsshowthat：thedistributionoft

5、heinternalforceinsquareringbeamiscomparativelyuniform，andstraightlongitudinalreinforcementismoreconducivetotransferstress；Thebendingofsquareringbeamjointwillbedividedintotwoparts，oneisoffsetbythetensilereinforcementandpressuredsteeltube，theotheristransformedintotheringbeamtorque，andtheproportionofth

6、esetwopartsisaffectedbygeometricsizes，ofwhichheightofringbeamisthemostsensitive．Keywords：squareringbeamjoint；FEA；stressmechanism；designingmethodofflexuralcapacity；orthogonaltest关于钢管混凝土柱与RC梁连接节点的做法个统一可靠的承载力设计方法，其原因可能与是设计和施工中较为棘手的问题，文献[1]中提环梁节点连接形式存在的某些不足相关，例如，环出了环梁节点，其构造是在框架梁截面高度处围梁截面上的弯矩、扭矩随着截面角度的不同

7、而持绕钢管混凝土柱设置圆环形钢筋混凝土梁，将框续改变，致使截面受力十分复杂，并且此类截面是架梁纵筋弯折锚固于环梁内，并沿钢管围焊一道否满足平截面假设也无相关理论或试验支持，使或多道钢筋作为抗剪构件。因施工简便和经济效用《混凝土结构设计规范》中的方法求解截面益明显，环梁节点受到很大关注，但至今仍未有一承载力未必可靠。另外，圆形环梁纵筋在混凝土收稿日期：2013-05-02修回日期：2013-06—1