插入式鋼次梁節點試驗與有限元分析

摘要：近年火力發電廠引入了1種新的鋼混凝土組合結構，即型鋼直接插入混凝土主梁作為次梁承擔荷載。根據某實際工程，采取1∶2縮尺模型，設計2組4個節點，對600 mm和900 mm不同混凝土梁高，有無錨筋情況進行試驗研究。研究表明：該節點形式下鋼梁端部的最大約束彎矩約為60 kN·m；錨筋對結構無明顯影響；當梁高較小時混凝土主梁發生剪切破壞，當梁高較高時，鋼次梁發生受彎破壞。對該結構進行有限元參數分析，結果表明：混凝土主梁高700 mm為2種破壞臨界值；抗剪鍵剛度、樓板厚度對結構承載力有明顯影響；錨筋尺寸對結構影響不大；插入端部翼緣寬度對結構有一定影響，但規律不明顯。

關鍵詞：插入式節點； 混凝土； 鋼梁 ；有限元； 力學性能

中圖分類號：TU317.1文獻標志碼：A文章編號：1674-4764（2012）06-0013-06

隨著社會經濟和科學技術的發展，建筑需求復雜多樣，建筑工業也得到迅猛發展，鋼混凝土組合結構的研究和運用日益廣泛［1］。目前鋼混凝土組合結構的研究和運用主要有如下幾個方面：組合樓蓋［2］、組合梁［3-4］、組合柱［5-6］、組合節點［7］。目前鋼混凝土組合節點的研究比較成熟的是鋼梁鋼筋混凝土柱節點，這種方法具有可以加快施工進度，降低成本，并可以增加功能空間等優點，這種節點方式美國學者Scheikh等在20世紀80年代已提出了設計模型［8］，目前在美國和日本已有成熟規范和標準［9-10］。中國中南大學［11］、湖南大學［12］、清華大學［13］、東南大學［14］等也對該結構形式進行了，應變、延性、滯回曲線、破壞形態等力學性能的研究。

近年火力發電廠引入了一種新型鋼混凝土組合結構，即將鋼梁直接插入混凝土主梁作為次梁承擔荷載。該方法可減少支模，施工方便，速度快，得到施工單位青睞。楊清發等對該節點懸挑形式進行了試驗研究［15］。目前該結構形式尚沒有進行系統的研究，更沒有將該結構形式納入相關規范或設計手冊中。為了研究該節點的破壞機理及其受力性能，對該結構形式進行了靜力試驗并進行有限元模擬分析，為該結構形式的設計提供參考。余江滔，等：插入式鋼次梁節點試驗與有限元分析1試驗概況

試驗基于某實際工程，采用1∶2縮尺模型，試驗模型為從樓面結構中截取一根鋼梁結構作為研究對象，包括：混凝土框架主梁、型鋼次梁及其上方樓板。

框架梁兩端整澆混凝土墩，通過錨栓將混凝土墩固定在試驗臺座上，保證混凝土框架梁兩端為固定支座；為了模擬實際情況，在鋼梁頂部澆筑混凝土板。