矩形钢管混凝土柱—钢梁节点受力性能分析

带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能的非线性有限元分析

带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能的非线性有限元分析周天华1，郭彦利1，卢林枫1，何保康2，（1.长安大学，陕西西安710061； 2. 西安建筑科技大学，陕西西安710055；）Email: zhouth163@摘要：本文利用三维实体单元，对“带内隔板方钢管混凝土柱-钢梁节点”建立了同时考虑几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、各种材料非线性等因素的有限元理论分析模型，模拟分析了单调加载和低周反复加载时节点的受力性能，较为精确地分析了节点区应力分布和混凝土开裂情况，以弥补试验中无法直观地了解各细部受力情况和改变各种参数进行对比的缺陷；考察了轴压比大小、混凝土强度等因素对节点受力性能的影响，根据理论与试验结果分析，提出了设计和改进建议。

关键词：方钢管混凝土柱；梁柱节点；受力性能；非线性有限元1 前言方钢管混凝土柱-工形钢梁框架结构以其诸多优点在国内已开始推广应用，带内隔板的矩形钢管混凝土柱与钢梁连接的节点构造已被我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》 [1]列为推荐形式，针对这种构造形式的节点：1999~2002年同济大学做了方钢管混凝土柱与钢梁全焊接连接的模型试验和理论研究，包括模拟柱与梁的受拉翼缘连接的十字形单调拉伸试验、柱与梁连接的组合体试件的低周反复加载试验[2，3]；2001~2004年本项目以杭萧钢构股份有限公司的国家重点技术创新项目—“高层建筑钢—混凝土组合结构产业化”及杭州瑞丰国际商务大厦试点工程为背景，在国内首次进行了6个带内隔板的梁柱节点的足尺模型的拟静力试验和理论研究[4，5]。

本文利用ANSYS通用程序，建立同时考虑大变形的几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、材料非线性等三重非线性因素的有限元理论分析模型，通过合理的单元选取和网格划分，结合试验研究[4]对梁柱对接焊接、栓焊连接两类节点模拟分析单调加载和低周反复荷载作用下的受力性能，以期达到如下目的：（1）较为精确地分析节点区应力分布，弥补试验中无法直观地了解各细部受力情况和改变各种参数进行对比的缺陷，（2）考察轴压比大小、混凝土强度等级变化等因素对节点单调加载及滞回性能的影响，（3）提出节点设计初步建议。

火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能研究共3篇

火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能研究共3篇火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能研究1火灾是建筑物中最常发生的灾害之一，可能对结构件产生很大的影响。

本文将探讨火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点的力学性能研究。

随着近年来钢管混凝土结构的广泛应用，钢管混凝土柱—钢梁节点的力学性能一直是研究的热点。

而火灾作用后的钢管混凝土柱—钢梁节点从微观和宏观两个方面受到了很大的影响。

在微观方面，钢管混凝土柱—钢梁节点中的钢筋会因为高温而产生一定程度的软化和塑性韧性降低；混凝土也会因为高温而发生水化反应减弱，失去强度。

因此，这些因素加起来会降低节点连接部位的抗弯刚度和承载能力。

在宏观方面，火灾作用后的节点存在各种不同的破坏模式。

例如，节点可能会出现脆性破坏，也可能会出现韧性破坏。

在脆性破坏情况下，节点连接部位的刚度和承载能力减少很多；而在韧性破坏情况下，节点失去的承载能力主要来自于裂缝扩展和混凝土剥落。

针对以上这些因素，许多研究者进行了广泛的研究。

其中，一些研究聚焦于不同钢管混凝土节点类型的火灾性能，如框架节点、框架—框支节点、框架—剪力墙节点等。

研究发现，这些不同类型的节点在高温下的承载能力和抗弯刚度有很大差异。

此外，一些研究还针对节点的流变性质进行了深入研究。

例如，在环向加载下，钢管混凝土节点的应力、应变关系存在与普通混凝土不同的特点。

这些研究对于理解节点在火灾作用下的力学性能提供了重要的依据。

此外，还有越来越多的研究将数值模拟和实验相结合，以更加深入地了解火灾作用下的节点性能。

数值模拟的方法可以预测节点在高温下的受力变形，并研究节点承载能力和抗震性能等方面的性能。

而实验可以验证这些数值结果，并为数值模拟提供实验数据。

综上所述，火灾作用后的钢管混凝土柱—钢梁节点受到许多因素的影响，包括微观和宏观方面。

人们开展了广泛而深入的研究，以进一步了解这些因素对节点性能的影响，并寻找改进和防范的方法。

这对我们提高设计和防火技术能力、确保建筑物安全具有重要意义。

方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点受力性能分析

方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点受力性能分析一、引言A. 研究背景B. 目的和意义C. 国内外研究现状二、方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点设计方案A. 连接节点设计原则B. 方钢管混凝土柱设计方法C. H型钢梁栓接双T板设计方法三、连接节点受力分析A. 受力情况分析B. 等效应力法分析C. 有限元模拟分析四、节点抗震性能分析A. 叠合细观模型B. 轴向荷载作用下节点抗震性能分析C. 地震作用下节点抗震性能分析五、结论及展望A. 结论B. 展望未来研究方向注：以上为提纲，具体内容需根据题目要求和实际研究深入拓展。

第一章：引言一. 研究背景随着建筑业的飞速发展，越来越多的高层建筑被兴建。

因此，抗震性能成为关注的重点之一。

连接节点是建筑结构中最容易受到外部压力和力的区域，连接节点的抗震性能对整个结构的抗震性能具有重要影响。

二. 目的和意义本研究旨在分析方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点的受力性能，并进一步提高连接节点的抗震性能，以保障建筑结构的整体稳定性。

三. 国内外研究现状国内外已有许多关于连接节点抗震性能的研究。

国外学者认为，双板或多板连接节点的梁端板的作用是将纵向力转移到两个梁端板之间的扣板上。

而国内主要聚焦于预制构件、钢结构连接节点等，对于方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点的研究还比较少。

在此背景下，本文以方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点为研究对象，探讨其受力性能，提高连接节点的抗震性能，为建筑结构的抗震设计提供理论支持。

第二章：方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点设计方案A. 连接节点设计原则连接节点作为建筑结构的关键部分，其设计应尽可能简单可靠，且满足设计规范的要求。

同时，连接节点的设计应考虑以下原则：1. 维持连接节点的完整性和连贯性；2. 保持材料利用率的高效性；3. 设计应充分考虑结构的受力特点，以实现设计的可靠性和经济性。

B. 方钢管混凝土柱的设计方法方钢管混凝土柱由钢管和混凝土组成，既具有钢管的刚性和可靠性，又有混凝土的承载能力。

型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析

学校代码10530学号201013011636分类号TU398+.9密级硕士学位论文型钢混凝土柱型钢混凝土柱--型钢混凝土梁节点受力性能的有限元分析学位申请人张福军指导教师陈俊副教授学院名称土木工程与力学学院学科专业结构工程研究方向混凝土结构设计理论研究二〇一三年四月二十日Finite E lement A nalysis of M echanical Behavior of S teel R einforced C oncrete Column-S teel R einforced C oncrete B eamJ ointCandidate Zhang FujunSupervisor Associate Professor Chen JunCollege College of Civil Engineering and MechanicsProgram Design theory study of concrete structureSpecialization Structural Engineering Degree Master of Engineering University Xiangtan University Date April,2013湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

钢管混凝土柱与钢梁节点性能研究

钢管混凝土柱与钢梁节点性能研究张燕1，李政2（1.河套学院，内蒙古巴彦淖尔015000；2.杭锦后旗自然资源局，内蒙古鄂尔多斯015400）一、引言随着我国高层、超高层建筑技术的迅速发展，钢管混凝土结构因其承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便、耐火性能较强、经济效果较好而发展迅速[１]。

由于梁柱节点是各种力的交汇之处，节点受力模式较一般构件更为复杂，特别是在地震的作用下，节点的受力更为复杂，而且节点联系着多个构件，故其失效的后果更为严重，因此，节点受力是否合理直接关系到结构的安全可靠性。

本文本着这一目的进行了试验研究。

二、试验概况（一）试验方法本试验采用拟静力试验方法对矩形钢管混凝土柱与钢梁外加强环式节点进行抗震性能研究。

进行结构的拟静力试验，主要目的是，在考虑地震的作用时，确定结构构件的恢复力计算模型，通过试验测得滞回曲线，由滞回曲线所包围的面积求得结构的等效阻尼比，从而可以衡量结构的耗能能力，同时在分析计算中还可得到骨架曲线，由上面的数据可以判断和鉴定结构的抗震性能。

（二）试件设计与制作试验选取框架中的边中柱节点，钢梁和钢管混凝土柱的长度都取到其反弯点处，再按一定的比例缩放，比例取为1∶3。

四个试件的节点都采用外加强环式节点[３]，试件参数见表1。

（三）试验装置和加载制度本试验采用拟静力试验方法进行加载。

根据《建筑抗震试验方法规程》[６]（JGJ101-96），采用控制位移和控制力的混合加载法。

试验进行时，将竖向荷载逐级加到预定值，之后保持竖向荷载不变，水平荷载采用荷载———位移混合控制的加载制度。

三、试验结果及分析（一）骨架曲线骨架曲线能够反映结构的强度、变形性能，它是取荷载———位移曲线每一加载级第一循环峰值点连成的曲线[３]。

图1所示为SJ1、SJ2、SJ3及SJ4的骨架曲线。

由图可以看出，当荷载达到极限荷载后，我们发现试件仍然有良好的延性和后期变形能力。

（二）耗能性能耗能能力是衡量结构抗震性能的重要指标，常用等效粘滞阻尼系数h e 衡量结构的能量耗散能力[８]。

矩形钢管混凝土柱压弯力学性能分析

矩形钢管混凝土柱压弯力学性能分析曲秀姝;刘琦;廖维张【摘要】In order to study the eccentric compression properties of concrete filled rectangular steel column and to further improve the calculation accuracy of the ultimate eccentric compression load, based on the previous research on eccentric compression test, the finite element model of concrete filled rectangular steel tube column is established by using the finite element software ( Abaqus) . The simulation results are compared with the experimental results, and the parametric analysis is carried out to study the influence of different factors on the compression-bending resistance. It is found that the flexural rigidity of the members increases with the increase of the section size, and the eccentricity and slenderness ratio are the main factors that affect the bearing capacity and deflection development of the members. In addition, by changing the eccentricity of the same component, the numerical N-M curves of the component are obtained. Compared with the test results and the N-M curves obtained from the simplified formulas of EC4, CECS159:2004 and LRFD99, it is concluded that the calculation results of the finite element, the standard EC4 and the standard CECS159:2004 are safer and more accurate, while those of the standard LRFD is too conservative. The experimental data from a large number of existing documents are compared with the calculation results of the axial compression, bending and eccentric compression capacity formulas in the aforementionedspecifications. Some suggestions for reasonable selection of applicable standards for different factors are proposed.%为了研究矩形钢管混凝土柱的压弯力学性能以及进一步提高设计阶段矩形钢管混凝土柱压弯承载力的计算精度,在先前的压弯试验研究的基础上,利用有限元软件Abaqus建立了矩形钢管混凝土柱的有限元模型,与试验结果对比并进行了参数化分析,发现构件的抗弯刚度随截面尺寸的增大而增大,偏心率和长细比是影响构件承载力以及挠度发展的主要因素.此外,通过对于同一构件改变偏心距的方式,得到构件的荷载—弯矩曲线的有限元结果,将其与试验结果以及规范EC4、CECS159:2004、LRFD99 中简化计算公式得到的荷载—弯矩曲线进行对比,分析得出:有限元和规范EC4、规范CECS159:2004的计算结果较为安全准确,而规范LRFD过于保守.再提取大量现有文献中的试验数据与上述规范中的轴压、纯弯、压弯承载力公式计算结果进行对比,提出针对不同影响因素合理选择较为适用的规范的建议.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(043)003【总页数】12页(P1149-1160)【关键词】矩形钢管混凝土柱;压弯承载力;数值分析;偏心率;长细比【作者】曲秀姝;刘琦;廖维张【作者单位】北京建筑大学土木与交通工程学院,北京 100044;北京建筑大学土木与交通工程学院,北京 100044;北京建筑大学土木与交通工程学院,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】TU398+20 引言钢管混凝土构件通过在钢管内部填充混凝土，将两种材料的特性充分发挥，有效改善了混凝土脆性易破坏和钢管构件易失稳屈曲等缺点，具有良好的延性力学性能，可作为主要受压构件，满足高层及超高层建筑中柱的力学性能要求。

关于钢管混凝土柱钢梁节点形式的探讨

工程技术关于钢管混凝土柱钢梁节点形式的探讨王振字(天津市建工工程总承包有限公司第三分公司，天津市300000)n。

脯要】近年来钢管混凝￡柱在工程中得到广泛的应用，本文主要介绍了钢管混凝土柱钢粱节点的构造形式和相关的一些受力特点，希望与大家分享。

，．饫蒿黔初钢管混凝主柱；钢粱节点；形式钢管混凝土结构是在钢管柱内填充素混凝土，实现在受力过程中充分发挥钢管和混凝土两种材料互补作用的一种钢管混凝土组合结构。

该结构可使构件截面减小，承载能力提高，整体重量减轻：由于钢管壁板不需太厚，可大量使用国产钢材并实现工厂化生产：能够大幅度节约钢材和基础费用，降低结构造价；因施工中可省去大量支模板的工作，．--_r使T期缩短1／4—1／3，环境污染小；由于柱子截面的减小，可使使用面积增加5％～80／0。

由于节点是诸多构件的力流交汇之处，节点的受力模式较之于—般构件更为复杂，特暑U是在她震作用下的节点受力尤为复杂，而且节点联系着多个构件，其失效的后果比起—般的构件更为严重，因此，在工程实践中，对节点的性能应格外重视。

1钢管混凝土柱—钢粱框架节点形式1．1铰接节点钢管混凝土柱一钢梁的铰接连接是指节点在外力作用下，梁与柱轴线夹角的改变量将达到理想铰接(指能自由转动的连接)转角的80％以上。

这种节点—般只将梁的腹板通过焊接在柱上的连接件用高强螺栓与柱连接，如果梁端剪力较大，也可在柱E增设牛腿，以传递过大的梁端剪力。

铰接节点构造简单，施工方便，但只能传递较小的弯矩，主要是用于传递粱端剪力。

12半刚接节点钢梁与钢管混凝土柱的半刚性连接是指节点在外力作用下。

梁与柱轴线夹角的改变量介于铰接连接和刚接连接之间的连接。

半刚性节点不仅能够传递剪力，还能传递部分弯矩。

对于半刚接节点，由于受力过程中梁和钢管混凝土柱轴线的夹角发生改变，会引起结构内力重分布。

结构受力比较复杂，且变形较大，因此在设计中采用时须慎重对待。

13刚搪节点刚接连接是指节点在外力作用下，对转动约束能达到理想刚接C指梁与柱轴线夹角保持不变的连接)的900／o以上。

钢管混凝土柱-钢梁穿心节点力学性能有限元分析.

钢管混凝土的基本原理：一是借助钢管对核心混凝土的套箍约束作用，使核心混凝土处于三向受压的应力状态，延缓其受压时的纵向开裂，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和压缩变形能力；二是借助内填混凝土的支撑作用，延缓或避免薄壁型钢管过早发生局部屈曲，增强钢管壁的几何稳定性，改变空钢管的失稳模态，从而提高其承载能力。钢管混凝土具有以下特点埘：（１）承载力高、延性好。钢管和核心混凝土弥补了彼此缺点，也充分发挥各自的长处，使钢管混凝土具有很高的承载能力。（２）塑性、韧性好，抗震性能优越。混凝土脆性相对大，在钢管的约束下，在使用阶段改善了它的弹性性质，且在破坏时具有较大的塑性变形，在承受冲击荷载和振动荷载时，具有很大的韧性，因而抗震性能优越。（３）制作和施工方便。钢管本身是耐侧压的模板，在浇灌混凝土时，可省去支模、拆模的工和料，能适应先进的泵送混凝土、高位抛落免振捣混凝土和自密实混凝土等工艺；钢管本身是钢筋，它兼有纵向钢筋（受拉和受压）和横向箍筋的功能。制作钢管远比制作钢筋骨架省工省料．并且便于浇灌混凝土；钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段它可起到劲性钢骨架的作用，其焊接工作量远比一般型钢骨架少。（４）耐火性能较好。火灾下，由于核心混凝土可吸收钢管传来的热量，从而使其
ａｌＳＯｗｉｌｌｂｅｃａｒｒｉｅｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓｆｒｏｍｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，
Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｉｓｐｉｔｃｈｐｏｉｎｔａｂｏｕｔｔｈｅｓｔｅｅｔｇｉｒｄｅｒｗｉｎｇｓｐａｎａｎｄｓｔｅｅｌｐｉｐｅｗａｌｌｈａｖｅａｃｏｍｍｏｎｂｏｕｎｄａｒｙ，ｎｅｅｄｓｗｉｎｇｓｐａｎｔｏｗｉｄｅｎｏｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｆａｌｌｐｌａｔｅ，ｓｌｏｗｓｄｏｗｎｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；（雪Ｔｈｅ１０ａｄ－ｄｅｆｉｅｃｔｉｏｎｃｕｒｖｅｐｒｏｍｕｌｇａｔｅｄｈａｓｐｕｔｏｎｈａｌｆｒｉｇｉｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｗｈｉｃｈｔｈｅｈｅａｒｔｐｉｔｃｈｐｏｉｎｔｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｎｅｅｄｅｄｔｏｇｉｖｅｊｎｔｈｅｆｒａｍｅａｎａｌｙｓｉｓｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒ．Ｔｈｅｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｇｉｒｄｅｒａｌｓｏｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｔｈｅｈｅａｒｔｐｉｔｃｈｐｏｉｎｔｉｓｂｉｇｇｅｒａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｉｇｉｄｉｔｙｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉｆｆｃｒｅｎｃｅ；⑨Ｔｈｒｏｕ曲ｃａｒｒｉｅｓｏｎｔｈｅ

矩形钢管混凝土柱梁节点力学性能及试验研究

矩形钢管混凝土柱梁节点力学性能及试验研究矩形钢管混凝土柱-钢梁组合结构体系已经广泛应用于抗弯刚架中。

本文首先回顾了矩形钢管混凝土柱梁节点的发展历程。

矩形钢管混凝土柱梁节点的研究可以分为三个阶段。

第一阶段追溯到二十世纪六十年代末,当时抗弯钢刚架被认为是最具延性的体系之一。

第二阶段从二十世纪九十年代中期延伸到二十一世纪初。

北岭地震和阪神地震改变了对节点的传统认识,学者开始更多关注节点的抗震性能。

在之后的第三阶段,提出和研究了不同形式的节点。

本文对4个隔板贯通节点、2个新型内隔板节点和1个长挑出厚壁型隔板贯通节点进行了低周反复加载试验研究。

主要的试验参数包括:隔板形状,过焊孔尺寸,水平加强板,梁腹板和柱壁连接形式。

分析了不同荷载步下的强度、刚度、延性、耗能能力和应变分布情况。

研究表明,试验节点具有良好的抗震性能,能应用于普通或中等组合抗弯刚架。

研究了轴力或剪力作用下隔板贯通节点的性能。

提出了基于组件法的轴力作用下隔板贯通节点的强度计算公式。

强度模型确定了柱壁的刚体变形模式,考虑了薄膜效应和应变硬化,通过虚功原理得到计算公式。

确定了屈服变形和极限变形的手算方法。

荷载-位移曲线包括三部分:第一段代表弹性阶段,第二段强化阶段,第三段水平线延伸到破坏点。

提出的模型与大量试验结果对比吻合。

节点抗剪模型根据简化的三线性剪力-变形关系提出,提出理论方法计算钢管屈服时混凝土受压柱的剪切强度。

同时,模型考虑了核心区钢框架的贡献。

屈服强度和极限强度的理论值和试验值均吻合。

隔板贯通节点也是箱形梁和矩形钢管混凝土柱连接的好选择。

本文提出两个数值模型,分别计算箱型梁和核心区的剪切刚度和剪切强度。

理论结果和试验数据对比吻合。

最后,提出设计准则来验算节点强度。

矩形钢管混凝土梁柱节点域受剪承载力分析

III
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
Key words: concrete-filled steel tube; joint region of column and beam; shear load-bearing capacity; beam with thin web plate; diagonal strut mechanism
华中科技大学硕士学位论文
the one in the code “Technical specification for structures with concrete-filled rectangular steel tube members” (CECS 159:2004) and research results given by others. And the result shows that the formulas given by this article is simple, and coincides well with experiment data. At last, this article will use the finite element simulation software ANSYS to give the P-Δ curves of joint region and analyze the relationship between shear load-bearing capacity and the materials of joint region.

钢管混凝土柱--钢梁节点类型及优缺点分析

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科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
钢管混凝土柱--钢梁节点类型及优缺点分析
作者：作者单位计研究院吉林长春 130000
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 2013(24)
以上是对于常见的一些钢管混凝土
柱 — 钢梁节点的构造及优缺点进行简要的介绍和分析。在实际建筑施工过程中，施工人员经常也根据具体情况开发设计出一些改良型的节点形式或者创新出一些非常经济适用的节点构造。总而言之，节点的大量运用为施工带来了便利，也让钢管混凝土和钢梁这两种不同形式的建筑材料能够有机地融合在一起共同发挥支撑建筑物的作用。
1 钢管混凝土柱 — 钢梁节点的基本分类
钢管混凝土柱 — 钢梁节点已经在国内外的多、高层建筑中得到较为广泛的应用。在实际应用中，钢管混凝土柱和梁组成框架或排架。根据钢管混凝土柱和钢梁之间是否出现相对转动，或者按梁柱间的弯矩传递情况来分，钢管混凝土柱— 钢梁节点可以分为三类：铰接节点、刚性节点、半刚性节点。在科学研究和实践过程中，研究者和结构工程师们根据节点的设计原则和连接力的传递形式，发展出了一系列新颖独特且经济适用的节点连接形式，如外环板式节点、内隔板式节点、钢梁贯通式节点、栓钉锚固式节点、钢筋贯通式节点等。李威 2 011年在其博士论文中对主要的节点形式进行了归纳，具体如图1所示：

钢管混凝土柱—钢梁平面框架的力学性能研究

钢管混凝土柱—钢梁平面框架的力学性能研究一、本文概述随着现代建筑技术的不断进步和创新，钢管混凝土柱-钢梁平面框架作为一种新型的建筑结构形式，已经在工程中得到了广泛的应用。

该结构形式结合了钢管混凝土柱的高承载能力和钢梁的优良延性，使得整体结构在承受外部荷载时表现出良好的力学性能。

本文旨在对钢管混凝土柱-钢梁平面框架的力学性能进行深入的研究和分析，以期为相关工程实践提供理论依据和技术支持。

具体而言，本文首先将对钢管混凝土柱-钢梁平面框架的基本构造和受力特点进行详细的介绍，包括钢管混凝土柱的受力性能、钢梁的受力性能以及两者之间的连接方式等。

在此基础上，本文将通过建立理论模型、进行数值模拟和开展实验研究等多种方法，全面探讨该结构形式在不同荷载作用下的受力性能、变形特性以及破坏模式等关键问题。

通过本文的研究，期望能够更深入地理解钢管混凝土柱-钢梁平面框架的力学特性，揭示其受力机理和破坏规律，为相关工程设计和施工提供更为准确和可靠的理论依据。

本文的研究成果也有助于推动新型建筑结构形式的发展和创新，为现代建筑技术的进步做出积极的贡献。

二、钢管混凝土柱-钢梁平面框架的基本构造和特点钢管混凝土柱-钢梁平面框架作为一种混合结构体系，结合了钢管混凝土柱和钢梁的优点，展现出了独特的力学性能和广泛的应用前景。

其基本构造主要包括钢管混凝土柱和钢梁两部分，通过节点连接形成一个整体稳定的结构体系。

钢管混凝土柱是指将混凝土填入钢管中，利用钢管对混凝土的约束作用提高混凝土的抗压强度和延性，同时钢管自身也承受一定的拉力。

这种结构形式能够充分发挥钢材和混凝土两种材料的优点，提高柱子的整体承载能力，同时具有较好的抗震性能。

钢梁作为框架的另一部分，主要承受弯矩和剪力，其截面形式多样，可以根据实际需求选择合适的截面形状和尺寸。

钢梁与钢管混凝土柱的连接通常采用刚性连接或半刚性连接，以确保框架的整体稳定性和承载能力。

承载能力高：钢管混凝土柱的抗压强度高，钢梁的抗弯承载能力大，使得整个框架具有较高的承载能力。

钢管混凝土梁柱受力性能分析

钢管混凝土梁柱受力性能分析【摘要】本文对两种不同加载路径的梁柱进行承压试验，得出结论，混凝土强度、梁柱含钢量和偏心率（轴压比）对钢管混凝土梁柱的都能产生影响，影响程度为偏心率（轴压比）最大，含钢量次之，而混凝土的强度和等级对梁柱承压能力产生的影响最小。

【关键词】钢管混凝土；梁柱；受力性能【中图分类号】TU398.9【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）18-0196-021.钢管混凝土梁柱压力加载路径1.1 常见压力加载路径钢管混凝土梁柱在支撑实物建筑的时候，并非是单纯的受到单纯的压力，而是梁柱的轴力、弯矩和剪力共同受力，起到支撑作用。

荷载对钢管混凝土梁柱产生压力和弯矩，并非通过单一的加载路径，常见的压力加载路径主要有三种：注：D：钢管直径，t：钢管壁厚度，L：长度；本试验所选用的钢管长细比均不超过20（为18.28/18.26）；轴压比=弯矩/轴力（轴力为定值，比值随弯矩变化而变化）。

图2 路径Ⅰ试验装置简图注：路径Ⅰ试验水平力的施加采用50吨MTS电液伺服加载系统进行，试验数据来自X-Y函数记录仪。

如图，试验件上下两段均有一块厚钢板，底部钢板20mm厚，顶部钢板和弧形钢板共同作用，确保钢管和混凝土整体受力，试验件顶部的钢垫板和千斤顶之间隔一块四氟乙烯板，以降低试验中摩擦力对水平力的影响。

固定轴压力的方向和数值，试验全城采取分级施压。

梁柱压力值经过一级级施加等于预定值后，持续通过控制荷载逐级（每级增加2T）加载水平压力至试验构件屈服点前，减小级差继续进行分级施压；试验件屈服之后，获取试验件的最大位移数据，将其作为级差继续施加水平压力。

图3 路径Ⅱ试验装置简图注：本次试验为改进传统千斤顶加载水平力所带来的数据偏差，试验所用钢管混凝土梁柱均使用200吨油压柱加载机逐级加压。

路径Ⅱ试验中，预先估算梁柱的荷载极限，在其弹性阶段（每级受压5分钟），以每等级荷载极限的1/15至1/12左右的压力持续加压；当梁柱试验件总荷载达到荷载极限的1/2时，每个等级的施压力度比之前降低1/20到1/25左右；到达荷载极限的4/5左右，水平力的加载速度应放缓，当压力达到荷载极限，在试验件大幅度变形之前持续加压，荷载-变形曲线下降显著停止实验。

矩形钢管混凝土柱-钢梁半刚性节点研究综述

一
些看法和建议。
关键词：矩形钢管混凝土柱；钢梁；半刚性连接；节点
中图分类号：ＴＵ５２８．５９文献标识码：Ａ文章编号：１００７ — ７３５９（２０１３）０１ — ０１４５ — ０１
结构整体的影响作了大量的研究。
３结论和展望
半刚性连接的刚度适中、延性大，而试件中的梁、柱强度都比较充足。尤其是柱基本上没有大的破坏。因此，利用半刚性连接来代替“ 强柱弱梁 ” 设汁是有可能的。 ① 近年来对钢结构半刚性连接节点所做的大量研究工作，取得了很多的成果，发现半刚性节点具有良好的耗能性能，并且具有制作安装简易等特点，而且半刚性连接无论是在何种荷载作用下，虽然承载能力和刚度都会比刚性连接小，但是其延性和耗能性能却比刚性连接好的多。提出的半刚性判别准则，Ｍ一０关系曲线表达式，这些成果能否运用到方钢管混凝土一Ｈ型钢梁的半刚性连接节点上有待做进一步的试验与理论研究。 ② 由于半刚性节点的结构所涉及的问题较多，困难较大，还没有形成一套成熟和完善的设计理沦，适用于工程实际的计算方法尚未成熟。各种不同形式的半刚性节点力学性能不尽相同，因此不同节点类型的性能也相差较大；相同节点在受不同形式荷载（对称、反对称及水平往复力等）作用及受几个方向力共同作用下的节点性能也不尽相同，这也限制了半刚性节点的广泛应用，有待于进一步研究与探索。 ③ 目前对矩形钢管混凝土柱一钢梁半刚性节点的研究的还只是对于某一种节点形式的试验数据的回归分析，由于节点的形式不统一，在零散的试验数据的基础上，还无法统一计算理论，而且不同的节点形式广泛的运用到实际还需进一步的研

midas FEA建筑例题集钢管混凝土柱与钢梁节点分析

隔板进行网格划分；
1
7 8
6
3 4
2
20 网格->自动网格划分->自动实体网格…
操作步骤
1
11 点击
按钮，定义边界组名称；
2 边界组名称：底端固接；
4
3 点击【添加】按钮；
4 视图窗口中选择柱底所有节点；
5 点击【固定】按钮；
6 点击【确认】按钮
5
荷载的施加及结果查看请参见其它章节，
1
2 长度：0.6 宽度：0.6 高度：4
3 名称输入为【钢管柱】
4 点击【预览】键
5 点击【确认】键
2
3
4
5
点击确认键前先预览，如果有错误及时进
行修改。.
钢管混凝土柱与钢梁节点分析 15
Step
03 几何->编辑几何体->脱壳…
操作步骤
1 选择要删除的面 2 脱壳厚度：-0.016 3 点击【预览】键 4 点击【确认】键
16 钢管混凝土柱与钢梁节点分析
移动工作平面前移动工作平面后
Step
05 几何->生成几何体->在工作平面上创建->2D多段线（线框）…
操作步骤
1 开始位置：0.3, 0 2 点击【适用】键或直接按“回车键” 3 输入下一个位置：0.5, 0（相对距离） 4 点击【适用】键或直接按“回车键” 5 输入下一个位置：0, 0.2, 按回车键； 6 输入下一个位置：-0.1, 按回车键； 7 输入下一个位置：-0.5, 0.5, 按回车键； 8 输入下一个位置：0, 0.1, 按回车键； 9 输入下一个位置：-0.2, 按回车键； 10 输入下一个位置：0, -0.5, 按回车键； 11 输入下一个位置：0.3, 按回车键； 12 输入下一个位置：0, -0.3, 按鼠标右键结

方钢管混凝土柱_钢梁节点参数分析

峰”,此级配在实践中常常引起混合料软弱性状,这种性状在施工时使混合料难以压实,在使用寿命期,其抗永久变形能力的减弱已得到验证[5];级配2的粗集料含量大,有利于粗集料之间互相嵌挤锁结,形成一定程度的空间骨架结构,可以有效提高沥青混合料在行车荷载作用下抵抗塑性变形的能力,并能在一定程度上形成嵌挤结构,混合料受冻收缩时,粗集料之间的骨架结构会提供较大的内摩阻力,能在一定程度上抵抗收缩应力,减小收缩应力对混合料造成的损失,改善沥青混合料的冻融稳定性。

4　结语(1)　贝雷法对沥青混合料划分粗细集料尺寸有了新的认识,使设计者对于混合料的骨架嵌挤结构有了进一步的认识,避免了以往仅凭经验或是有关标准选择级配的局限。

(2)　通过对两种级配的路用性能分析,用贝雷法检验非贝雷法设计的级配时,计算C A、FA C、FA F参数可以验证级配的合理性。

(3)　贝雷法仅限于级配范围,结合马歇尔设计法或Superpave设计法确定最佳沥青用量,在进行相关的路用性能,这样才能设计出各项路用性能良好的热拌沥青混合料。

参考文献[1]　屈波1贝雷法在粗级配沥青混合料设计中的应用[J]1公路与汽运,2008,(5):81-821[2]　W illiam R V,W illiam J P,Samuel H C1Bailey method for gradationselection in H M A m ixture design[R]1T ransportation Research Circular Number E-C044,20021[3]　黄伟,李威1贝雷法级配的设计探索[J]1山西建筑,2008,(5):195-1961[4]　郝培文1应用贝雷法进行级配组成设计的关键技术[J]1长安大学学报,2004,(11):4-51[5]　贾渝,曹荣吉,李本京1高性能沥青路面(Superpave)基础参考手册[M]1北京:人民交通出版社,20051[收稿日期]　2009-09-14[作者简介]　李　伟(1984-),男,内蒙古赤峰人,硕士,研究方向:路基路面工程。

钢梁-型钢混凝土柱节点受力性能影响因素的有限元分析

兰
：
ＣｉｗｅｎｏｅａｏｃｈａｅＴｈｌｉｎＰｄｔ技术
钢梁型凝土柱受力影响因有限析一钢混节点性能素的元分
何云王继武
（中煤国际工程集团重庆设计研究院，重庆４００）０００
步研究，为工程实际提供一定意义的参考。对于钢筋混凝土结构，常有的受力机理有斜压杆机理、架机理、桁剪摩机理、组合块体抗剪机理、梁剪机理。在竖向荷载和水平荷载共同作用下，混凝土节点处于压、、合型钢剪弯复应力状态，对核心区来说，主要承受剪力和压力，而与钢筋混凝土节点不同的是，型钢混凝土节点中含有型钢，因此两者受剪机理与受剪承
从表４以看出，当其他条件相同时，４可型钢腹板的Ｍｉｓｓ屈服应力达到型钢材料的单向ｅ屈服强度，在柱端施加的水平力随着型钢腹板厚度的增加而增大。说明节点的抗剪能力随着腹板厚度的增大而提高，这与理论结果想符合。３．３轴压比对节点受力性能的影响根据文献【５】型钢混凝土的轴压比为Ｎ／（Ａ＋ａａ，其中ｆ、分别为混凝土的单轴ｆｃｆＡ）（ｃｃｆａ极限抗压强度、型钢的屈服强度；ｃＡ分别为Ａ、ａ柱截面混凝土的面积、中型钢的面积）柱。通过ＡＳＳＮＹ对模型进行不同轴压比的计算结果如图３４、所示，结果表明：柱的轴力对型钢混凝土柱节点的抗裂性能和抗剪性能都有一定的影响，轴力逐渐增大时，的开裂荷载随之当柱模型变大，而且计算也比较容易收敛。轴压力的存在对节点核心混凝土增加了一个方向的约束，抑制了裂缝的出现与发展，使得节点的开裂荷载３．１加劲板对节点受力性能的影响本章对有加劲板和无加劲板节点进行了比与极限荷载均有所提高。但是轴压力对型钢来较分析，在柱端施加相同的轴向压力力和水平说，生不利的影响，则产轴压力的存在使型钢的荷载条件下，平方向（向）力云图抗剪能力有所降低。因此节点的抗裂度和抗剪其水Ｙ方的应分别见下图１。、２强度随着轴压比的增大而提高并不是没有限制从上面的节点应力云图可以看出，加劲板的。的存在使得节点区的最大拉应力范围，比无要加劲板的小。加劲板使柱型钢翼缘在梁柱连接处不发生局部弯曲变形，能够把钢梁传来的拉力和压力直接传到节点核心区，同时也减少了节点区周围的应变。它与柱中的型钢翼缘构成封闭的翼缘框，腹板与核心区混凝土进行约对束，了型钢的刚度，高了混凝土的抗剪能增强提点核心区，于离节点区较远的梁柱部位，对建模时单元的选取和划分精度可适当降低要求，为了减少计算资源要求和节省计算时间，文采本用了分割体技术划分单元，把型钢和混凝土分割为几个部分，在节点核心区域及附近网格划分较密，而远离节点核心区网格划分较疏。２Ａ边界条件及荷载．２在梁端加载时，— ＰＡ效应未作用在柱危险截面和核心区上，因此，不太符合实际框架结构的工作状况，所以结果可能偏于不安全，而柱端加载时比较接近结构的实际情况，包含了Ｐ一 △效应的影响，所以本章考虑到上述问题后，采用柱端加载方式，在柱顶施加轴力和水平荷载，梁端施加竖向约束，柱脚施加ＸＹ、、Ｚ三向位移约束。３受力性能分析

钢管混凝土柱钢梁节点受力性能分析

兰州理工大学硕士学位论文钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能分析姓名：王建群申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：王秀丽20060602方钢管、Ｔ型加劲板和钢梁均采用８节点弹塑性实体单元ＳＯＬＩＤ４５，混凝土采用ＳＯＬＩＤ６５单元建模‘３４】，在钢管壁和混凝土界面处布置三维面一面接触单元ＣＯＮＴＡｌ７４和三维目标单元ＴＡＲＧＥｌ７０用以考虑二者之间在加载过程中的接触与脱离，二者之间的摩擦系数Ｏ．２。

几何模型如图３．３、图３．５、图３．７所示，有限元模型如图３．４、图３．６、图３．７所示。

图３３ｓ卜３计算模型图３．４ｓ卜３有限元模型图３５ｓＴ一４计算模型图３．６ｓ卜４有限元模型图３．７ｓ卜５计算模型图３．８ｓ卜５有限元模型硕士学位论文表３．２文献的钢材试件拉伸实验结果节点屈服极限伸屈截面应力应力长截面类型强尺寸（坳∞（坳以）室比（ｍｍ）（％）梁翼缘厚度２０３０６４４５０．６９２４Ｈ一５８８×３００×１２ｘ２０梁腹板厚度１２３１９４４００．７３２８梁翼缘厚度１９２８８４２００．６９３７Ｈ一５０６×２０ｌ×１１×１９梁腹板厚度１１３０８４４５０．６９３０口．５００×５００×１２柱厚度１２２７ｌ４５８０．５９２６水平加劲板厚度（２０ｍｍ）３６９５７ｌ０．６５２６水平加劲板厚度（１９ｍｍ）２８５４６２０．６２３４竖向加劲板厚度（１２ｍｍ）２８９５１８Ｏ．５６２６３．３．２有限元计算与文献试验结果对比分析图３９有限兀计算节点破坏的Ｖｏｎ．Ｍｉｓｅｓ应力云图３．３．２．１变形及破坏特征上述各节点有限元计算和文献试验变形及破坏特征比较如图３．９和图３．１０。

ａ）有限元分析结果：分别在ＴＳ．５的竖向加劲板处、ＴＳ一４的水平加劲板处、ＴＳ．３梁截面先屈服。

ｂ）文献试验结果：试件Ｔｓ一５竖向加劲板与柱腹板交界的焊缝被拉裂即（破坏模型ＩＩ），试件Ｔｓ一４的水平加劲板处发生剪切破坏即（破坏模型Ｉ），试件Ｔｓ．３的节点区域外的梁翼缘破坏即（破坏模型ＩＩＩ）。

冷弯矩形钢管柱与工字形钢梁连接方式及其性能分析

近年来国内兴建的高层建筑，柱多采用４块钢板焊接钢成的箱形截面，对于这种钢柱内置横隔板的施工方法是，将内置横隔板和柱的３块壁板先焊接起来，与第４块壁板的连接只能从外面用熔化咀电渣焊来解决。当柱为冷弯矩形钢管柱时，其内置横隔板的施工方法是将冷弯矩形钢管柱在工字形钢梁截面的主轴处截断，横隔板焊接于与工字形钢梁将
２冷弯矩形钢管柱与工字形钢梁（￣－字形钢热１ｒ．梁、接工字形钢梁）焊节点连接方式
２１内置横隔板（．水平加劲肋）式］方
对于冷弯矩形钢管柱与工字形钢梁的连接，由于柱的翼缘通常较工字形钢梁翼缘的尺寸大，不设置内置横隔板在
品最大尺寸已达１０ｍ ×１０ｍ × ０ｍｍ。２０ｍ００ｍ０４０世纪９０
（水平加劲肋）的情况下梁端弯矩会使柱壁板受弯而产生明
显的变形，满足不了刚性连接的需要，因此不利于节点抗震。现行规范中规定，框架梁与柱刚性连接时，应在梁翼缘的对应位置设置柱的水平加劲肋（隔板）或。水平加劲肋的中心线应与梁翼缘的中心线对准。对于抗震设防的结构，水平加劲肋应与梁翼缘等厚，箱形柱水平加劲肋与柱焊接时，应
翼缘相应的位置，然后再将冷弯矩形钢管柱焊接在一起，如图１所示。这种内置横隔板节点虽然满足刚性节点的要求
但施工不便，且横隔板位置是否正确的判断以及焊接部位的超声波探伤检查都不易进行，对组装完成后发现的焊接缺陷几乎不可能修正。如何更好地解决内置横隔板施工困难的问题，日本建筑用冷成型钢产品－中，、提到一种Ｃ形建筑用柱制品（内藏横隔板型）此种产品是专门用于箱形柱的，，其中有用于钢柱和用于钢管混凝土（Ｆ）ｃＴ柱两种。它的特ｒ点是将内置横隔板分成两半，在组成箱形截面之前先将半块横隔板放入预定位置，与柱焊接，然后将两个焊有半块横隔板［收稿日期］０５一ｌ２０２一ｌ２［作者简介］韩军科，硕士研究生；马华，士后；博李振宝，