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矩形钢管混凝土T型受压节点受力性能的有限元分析

维普资讯 2007年6月 第4卷 第2期 深圳土木与建筑 VOL.4 No.2 JUN2007 矩形钢管混凝土T型受压节点受力性能的有限元分析 尧国皇 宋宝东 黄用军 谭伟 (中建国际[深圳]设计顾 问有限公司) 【摘要 】在选择 了合理的钢材和核心混凝土的本构关系模型的基础上,利用通用有限元软件ABAQUS对 矩形钢管混凝土T型受压节点荷载一变形关系曲线进行了计算,计算曲线与实验 曲线进行了比较,基本 吻合,然后对矩形钢管混凝土T型受压节点荷载一变形关系进行了全过程分析。在本文研究结果的基础 上,可采用ABAQUS对矩形钢管混凝土T型受压节点的工作机理进行更为深入的研究。本文的研究成果 可为相关研究提供参考。 【关键词】矩形钢管混凝土 T型节点 荷载一变形关系 有限元法 1.前言 本文在选择了合理的钢材和核心混凝土的本构关 矩形钢管对核心混凝土的约束效果不如圆钢管显 系模型的基础上,利用通用有限元软件ABAQUS对矩 著,但仍有很好的效果,可 以提高构件 的延性,而 形钢管混凝土T型受压节点荷载一变形关系 曲线进行 且矩形钢管混凝土具较好的抗弯能力和抗扭能力, 了计算,计算 曲线与实验 曲线进行了比较,基本吻 与圆钢管混凝土相 比,矩形钢管混凝土构件连接构 合,然后对矩形钢管混凝土T型受压节点荷载一变形 造简单,与墙体连接方便,建筑室 内便于使用,并 关系进行 了全过程分析。在本文研究结果的基础 容易采用价格便宜的平板式防火板材,因此矩形钢 上,可采用ABAQUS对这类节点的工作机理进行更为 管混凝土在工程实践中的应用也越来越广泛[1l2,引。 深入的研究。本文的研究成果可为相关研究提供参 矩形钢管混凝土弦杆和矩形钢管腹杆组成的矩形钢管 考 。 混凝土桁架可用于转换层桁架等结构,有较好的应 2.有限元计算模型 用前景[4I。由于矩形钢管混凝土桁架结构可不设节 2.1材料本构关系模型 点板,杆件之间直接焊接,建筑上简洁美观,节点 弦杆钢管和腹杆钢管的钢材采用ABAQUS软件 构造简单,加工制作方便,近年来,日益受到工程 中提供等向弹塑性模型,满足Vonmises屈服准则, 技术人员,特别是建筑师的青睐。本文研究矩形钢 这种模型多用于模拟金属材料的弹塑性性能。用连 管混凝土T型受压节点的性能,这就对应于实际结构 接给定数据点的一系列直线来平滑地逼近金属材料的 中矩形钢管混凝土梁上起柱的情况,因此研究这类 应力一应变关系。该模型采用任意多个点来逼近实 节点的性能有较大的工程意义和实用价值。文献 [5] 际的材料行为,因此,就非常接近真实的材料行 进行 了4个矩形钢管混凝土受压节点的实验,并采用 为 。 有限元软件ANSYS对其工作性能进行了计算,计算结 核心混凝土采用ABAQUS软件中的塑性损伤模型 [6] 果与实验结果吻合较好,同时文献 [5]也提出了矩形 。 文献 [1]在总结以往有关研究者采用ABAQUS对钢 钢管混凝土受压节点的设计方法,有关研究成果被 管混凝土进行有限元分析结果的基础上,考虑到核 《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159: 心混凝土受钢管被动约束的特点,通过大量钢管混 2004)采用 。但文献 [5]的研究也存在一些不足, 凝土轴压算例的计算分析,修正了素混凝土单轴应 如对矩形钢管混凝土T型受压节点受力各阶段弦杆和 力一应变关系 曲线的峰值应变和下降段,最终提出适 腹杆截面的应力状态的研究还有进一步深入研究的必 用于ABAQUS软件有限元分析的钢管混凝土中核心混 要,深入研究其截面的应力状态也可为有关工程设 凝土单轴应力 一应变关系表达式[1]如下: 计人员进行施工 图深化设计提供参考 。 2,x_x2 ( 1) 尧 国皇,男,中建 国际 (深圳)设计顾 问有限公司,工学博士 地址:广东省

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