房建工程中梁柱節(jié)點的施工技術(shù)解析

趙升慶

正大青春寶藥業(yè)有限公司 浙江 杭州 310023

引言

通過對關(guān)節(jié)的力學(xué)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(qiáng)度退化階段，用極限平衡法求得節(jié)點的極限強(qiáng)度和退化剛度。此外，還對試驗進(jìn)行了有限元模擬，結(jié)果與試驗得到的斜交曲線吻合較好。

1 房建工程節(jié)點施工現(xiàn)狀

鋼管混凝土柱是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，具有許多優(yōu)良的力學(xué)性能和承載力。對于鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱節(jié)點，其在荷載作用下的響應(yīng)對這種結(jié)構(gòu)有著非常重要的影響。鋼管混凝土梁柱節(jié)點由于其構(gòu)件形式的不同，一般可分為鋼梁-鋼管混凝土柱節(jié)點和鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱節(jié)點。其中，現(xiàn)有的鋼筋混凝土梁-鋼管混凝土柱節(jié)點類型通常包括內(nèi)、外受力環(huán)剛性節(jié)點、錨碇節(jié)點和十字芯節(jié)點等，國內(nèi)對此類節(jié)點的相關(guān)研究和改進(jìn)較為集中。其中，在試驗研究和工程應(yīng)用的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地分析了鋼管混凝土框架梁柱節(jié)點的工作機(jī)理和抗震性能。提出并討論了適用于框架結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造、計算方法及若干設(shè)計建議。進(jìn)行了14個由方鋼管混凝土柱（CFSSTCs）和帶有內(nèi)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(qiáng)度、變形和能量耗散能力對這些復(fù)合連接進(jìn)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(xué)性能。在單調(diào)荷載和循環(huán)荷載作用下進(jìn)行了有限元分析。對八軸壁鋼管混凝土（TWSTCC）柱進(jìn)行了循環(huán)荷載作用下鋼筋混凝土梁節(jié)點的試驗，試驗參數(shù)為柱內(nèi)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(jié)點進(jìn)行了對比。在恒定荷載下，在水平位移反轉(zhuǎn)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(jìn)行了試驗，以研究其抗震性能。試驗參數(shù)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(jié)構(gòu)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(jìn)行增量加載和循環(huán)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(huán)加勁肋和鋼牛腿的煤矸石混凝土柱梁節(jié)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(huán)梁節(jié)點內(nèi)節(jié)點的準(zhǔn)靜態(tài)試驗，通過試驗驗證了破壞的發(fā)生，滯回特性、延性和耗能。

2 房建工程中梁柱節(jié)點的施工技術(shù)解析

建立了鋼筋混凝土梁柱連接準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)荷載試驗數(shù)據(jù)庫（341個算例）。數(shù)據(jù)庫中的所有案例都經(jīng)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(jié)點抗剪強(qiáng)度模型，這是適用于現(xiàn)代和舊類型的梁柱連接，已建立了使用數(shù)據(jù)庫與貝葉斯參數(shù)估計方法。按照建立強(qiáng)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(yīng)力下）。提出的定量鋼筋混凝土節(jié)點抗剪強(qiáng)度和變形模型表明，以下參數(shù)對確定節(jié)點抗剪強(qiáng)度和變形能力最為重要：混凝土抗壓強(qiáng)度、梁配筋、節(jié)點橫向配筋、面內(nèi)幾何、面外幾何和節(jié)點偏心距。最后，評估了這六個關(guān)鍵參數(shù)對鋼筋混凝土節(jié)點剪應(yīng)力-剪應(yīng)變峰值響應(yīng)特性的影響。

數(shù)值研究采用LAGAMINE軟件，它是列日大學(xué)開發(fā)的非線性有限元計算機(jī)程序。采用三維實體單元對板進(jìn)行建模，引入大變形和塑性非線性材料。在對目前的情況進(jìn)行建模之前，通過對文獻(xiàn)中一些經(jīng)典例子的分析結(jié)果來評估數(shù)值模型。眾所周知，板的屈曲分析考慮了材料的塑性，其結(jié)果得到了認(rèn)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(qiáng)度s0=61.4 ksi。Ramberg-Osgood材料。E k E E，c=20，k=0.3485應(yīng)用。數(shù)值分析中采用了歐洲規(guī)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(jìn)行了建模。結(jié)果的比較如表1所示，從中可以看出，數(shù)值結(jié)果與Bliech的結(jié)果一致，也與DT一致?？紤]厚度/寬度比等于0.075的相當(dāng)厚的板；兩個相對的邊緣簡單支撐，其他邊緣自由，均勻應(yīng)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(qiáng)度比（Ramberg-Osgood參數(shù)）是不同的。結(jié)果的比較指出數(shù)值結(jié)果與DT結(jié)果是一致的?？梢哉f，在這種情況下，中的屈曲應(yīng)力系數(shù)是不合理的，因為當(dāng)屈服強(qiáng)度變化時，它們不會改變。

通過算例可以看出，上述數(shù)值模型可以用于確定板的屈曲載荷，如網(wǎng)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(shù)的確定在有限元中介紹了貫穿板內(nèi)外部的力學(xué)模型，其中嚙合、單元類型和材料模型已給出。關(guān)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(shù)有所變化。利用有限元分析計算屈曲應(yīng)力σ數(shù)值，然后根據(jù)式計算μ1和μ2系數(shù)，描述μ1和μ2系數(shù)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(shè)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(jié)束語

本文將有限元分析結(jié)果與理論結(jié)果進(jìn)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(jié)點的力學(xué)行為和承載能力。此外，考慮梁、柱和鋼支架的不同設(shè)計，對該節(jié)點進(jìn)行了參數(shù)分析，并對其破壞模式進(jìn)行了探討。