复式钢管混凝土外钢管不连通环梁节点有限元分析*
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张冬芳，张玉芬，赵均海，朱倩（长安大学建筑工程学院， 西安710061）［摘要］基于复式钢管混凝土外钢管不连通环梁节点的试验研究，在合理选择材料本构关系和破坏准则的基础上，采用有限元分析软件ANSYS建立模型，研究了该类节点在往复荷载作用下的力学性能。有限元模拟的滞回曲线及骨架曲线与试验结果大致吻合，在一定程度上验证了有限元方法的合理性。在此基础上，分析了钢筋混凝土环梁及内外钢管的应力分布，探索此类节点的传力机制及最终破坏形态。最后对该类节点进行了参数分析，研究节点处竖筋配筋率、竖筋锚固长度、节点核心区及环梁处混凝土强度等级、框架梁混凝土强度等级对骨架曲线的影响规律。［关键词］复式钢管混凝土柱节点；钢筋混凝土环梁；滞回曲线；骨架曲线；有限元分析中图分类号：TU398.9 文献标识码：A 文章编号：1002-848X(2013)05-0039-06Finite element analysis on the ring beam joint with discontinuous outer tube between composite CFST and RC beamsZhang Dongfang, Zhang Yufen, Zhao Junhai, Zhu Qian（School of Civil Engineering, Chang′an University, Xi′an 710061, China）Abstract: According to experimental study on the ring beam joint with discontinuous outer tube between composite concrete-filled steel tube and reinforced concrete beams, the finite element software ANSYS was used to simulate the behavior of connections. The simulated hysteretic curves and skeleton curves were compared with the experimental data and roughly agreement can be observed. Stress analysis was researched by using the finite element analysis model to study the failure mode and mechanism of the new system joints. Moreover, parametric studies have been carried out to investigate the influences of the cross-section ratio and anchorage length of the vertical reinforcement for the nodes area, the strength of the concrete for the nodes area and the ring beams and the concrete strength of the frame beams on the skeleton curves.Keywords: connection of composite concrete-filled steel tube; reinforced concrete ring beam; hysteretic curve; skeleton curve; finite element analysis*国家自然科学基金项目（51008027，50908015)，高等学校博士学科点专项科研基金（20110205130001），陕西省自然科学基金项目(2011JM7002)，长安大学中央高校基本科研项目（CHD2011ZD009）。作者简介：张冬芳，博士研究生，Email: zhangdf19@gmail.com。参考文献［1］钟善桐. 钢管混凝土结构［M］. 3版. 北京：清华大学出版社，2003.［2］张玉芬，赵均海，李小伟. 基于统一强度理论的复式钢管混凝土轴压承载力计算［J］. 西安建筑科技大学学报：自然科学版，2009，41(1)：41-46.［3］BETTEL J, THAMBIRATNAM D, PERERA N. Cyclic behavior of concrete filled steel tubular column to steel beam connections［J］. Engineering Structures, 2002, 24(1): 29-38.［4］汤文锋，王毅红，史耀华. 新型钢管混凝土节点的非线性有限元分析［J］. 长安大学学报：自然科学版，2004，24(5)：60-63.［5］HAN LINHAI, WANG WEIHUA, YU HONGXIA. Experimental behaviour of reinforced concrete (RC) beam to concrete-filled steel tubular (CFST) column frames subjected to ISO-834 standard fire［J］. Engineering Structures, 2010，32(10)：3130-3144.［6］魏琏，王志远，王森，等.钢管混凝土梁柱RC环梁节点计算方法的研究［J］.建筑结构，2008，38(3)：29-33.［7］王先铁，郝际平，周观根.方钢管混凝土柱隔板单边贯通节点性能研究［J］.建筑结构，2009，39(6)：43-46.［8］张玉芬，王育平，赵均海. 复式钢管混凝土外钢管不连通环梁节点抗震性能试验研究［J］. 土木工程学报，2012，45（6）：90-100.［9］聂建国，秦凯，肖岩. 方钢管混凝土柱节点的试验研究及非线性有限元分析［J］. 工程力学，2006，23(11)：99-115.［10］MALEKI S, TABBAKHHA M. Numerical study of slottedwebreducedflange moment connection［J］. Journal of Constructional Steel Research, 2012, 69(1)：1-7.［11］刘付均，蔡健. 新型钢管混凝土柱板节点受力性能非线性有限元分析［J］.建筑结构，2010，40(11)：91-96.［12］韩林海. 钢管混凝土结构——理论与实践［M］. 北京：科学出版社, 2004.［13］过镇海, 时旭东. 钢筋混凝土原理和分析［M］. 北京：清华大学出版社, 2003.［14］NIE JIANGUO, BAI YU, CAI C S. New connection system of confined concrete columns and beams I: experimental study［J］. Journal of Structural Engineering, 2008, 134(12): 1787-1799.［15］LI WEI, HAN LINHAI. Seismic performance of CFST column to steel beam joints with RC slab: analysis［J］. Journal of Constructional Steel Research，2011，67(1)：127-139.
