房建工程中梁柱節點的施工技術解析

趙升慶

正大青春寶藥業有限公司 浙江 杭州 310023

引言

通過對關節的力學特性和失效模式的分析，建立了三級骨架曲線模型呈交在彈性階段，通過求解剛度矩陣計算初始剛度。在理想塑性階段和強度退化階段，用極限平衡法求得節點的極限強度和退化剛度。此外，還對試驗進行了有限元模擬，結果與試驗得到的斜交曲線吻合較好。

1 房建工程節點施工現狀

鋼管混凝土柱是一種復合結構形式，具有許多優良的力學性能和承載力。對于鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱節點，其在荷載作用下的響應對這種結構有著非常重要的影響。鋼管混凝土梁柱節點由于其構件形式的不同，一般可分為鋼梁-鋼管混凝土柱節點和鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱節點。其中，現有的鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱節點類型通常包括內、外受力環剛性節點、錨碇節點和十字芯節點等，國內對此類節點的相關研究和改進較為集中。其中，在試驗研究和工程應用的基礎上，系統地分析了鋼管混凝土框架梁柱節點的工作機理和抗震性能。提出并討論了適用于框架結構體系的構造、計算方法及若干設計建議。進行了14個由方鋼管混凝土柱（CFSSTCs）和帶有內隔板、外隔板或錨固螺柱的鋼-混凝土組合梁組成的連接試件，以研究地震行為，并測試了強度、變形和能量耗散能力對這些復合連接進行了分析。利用ANSYS軟件建立了非線性有限元模型，分析了這三種連接的力學性能。在單調荷載和循環荷載作用下進行了有限元分析。對八軸壁鋼管混凝土（TWSTCC）柱進行了循環荷載作用下鋼筋混凝土梁節點的試驗，試驗參數為柱內軸向荷載水平和柱截面類型。另外，還對兩個混凝土薄壁鋼管柱與鋼筋混凝土梁節點進行了對比。在恒定荷載下，在水平位移反轉作用下，對8根鋼筋混凝土（RC）梁與鋼筋連接的鋼管混凝土柱進行了試驗，以研究其抗震性能。試驗參數為鋼管混凝土柱的軸向荷載水平和截面形式。本文研究了該結構的破壞模式、滯回特性、延性和能量消耗。鋼-混凝土組合梁與加筋鋼管混凝土柱的半剛性連接。兩個試樣分別進行增量加載和循環充填試驗。用含鐵元素包ABAQUS研究了該類試樣的線性行為。帶環加勁肋和鋼牛腿的煤矸石混凝土柱梁節點的地震活動，以及在低周反荷載下，煤矸石混凝土-鋼管柱環梁節點內節點的準靜態試驗，通過試驗驗證了破壞的發生，滯回特性、延性和耗能。

2 房建工程中梁柱節點的施工技術解析

建立了鋼筋混凝土梁柱連接準靜態循環荷載試驗數據庫（341個算例）。數據庫中的所有案例都經歷了接頭剪切破壞，無論是在梁鋼筋屈服的情況下還是在梁鋼筋屈服的情況下。鋼筋混凝土節點抗剪強度模型，這是適用于現代和舊類型的梁柱連接，已建立了使用數據庫與貝葉斯參數估計方法。按照建立強度模型的相同程序，還建立了接頭剪切變形模型（在最大接頭剪切應力下）。提出的定量鋼筋混凝土節點抗剪強度和變形模型表明，以下參數對確定節點抗剪強度和變形能力最為重要：混凝土抗壓強度、梁配筋、節點橫向配筋、面內幾何、面外幾何和節點偏心距。最后，評估了這六個關鍵參數對鋼筋混凝土節點剪應力-剪應變峰值響應特性的影響。

數值研究采用LAGAMINE軟件，它是列日大學開發的非線性有限元計算機程序。采用三維實體單元對板進行建模，引入大變形和塑性非線性材料。在對目前的情況進行建模之前，通過對文獻中一些經典例子的分析結果來評估數值模型。眾所周知，板的屈曲分析考慮了材料的塑性，其結果得到了認可?？紤]在單軸荷載下四邊有簡單支撐的方板。彈性模量E=10700 ksi，屈服強度s0=61.4 ksi。Ramberg-Osgood材料。E k E E，c=20，k=0.3485應用。數值分析中采用了歐洲規范3第1-5部分中建議的初始缺陷1/20。由于材料、幾何形狀和荷載的對稱性，僅對板的1/4部分進行了建模。結果的比較如表1所示，從中可以看出，數值結果與Bliech的結果一致，也與DT一致?？紤]厚度/寬度比等于0.075的相當厚的板；兩個相對的邊緣簡單支撐，其他邊緣自由，均勻應力施加在其上。本實施例中再次采用實施使用的材料模型和初始缺陷。材料的楊氏模量/屈服強度比（Ramberg-Osgood參數）是不同的。結果的比較指出數值結果與DT結果是一致的?？梢哉f，在這種情況下，中的屈曲應力系數是不合理的，因為當屈服強度變化時，它們不會改變。

通過算例可以看出，上述數值模型可以用于確定板的屈曲載荷，如網格、單元類型、材料模型、初始缺陷模型和邊界條件模型。μ1和μ2系數的確定在有限元中介紹了貫穿板內外部的力學模型，其中嚙合、單元類型和材料模型已給出。關于幾何缺陷建模，跨度的1/200值與圖所示的形式一起再次使用。由于S355鋼是市場上最受歡迎的鋼級，因此在FE模型中介紹了該鋼的特點。為了涵蓋實際的可能性，參數有所變化。利用有限元分析計算屈曲應力σ數值，然后根據式計算μ1和μ2系數，描述μ1和μ2系數趨勢的曲線。注意，在一些情況下（對于非常厚的板，通常t/b或t/h大于0.1），板具有非常重要的塑性變形，并且屈曲載荷不可見。在這些情況下，采用了具有理想彈塑性材料假設的塑性載荷代替了屈曲載荷的概念，給出的μ1值僅用于矩形外板。

3 結束語

本文將有限元分析結果與理論結果進行了比較，驗證了上述理論模型。建議用三級骨架曲線模型來描述這種新型節點的力學行為和承載能力。此外，考慮梁、柱和鋼支架的不同設計，對該節點進行了參數分析，并對其破壞模式進行了探討。