型钢柱与钢梁节点分析

型钢柱与钢梁节点分析

李海玲

广州博厦建筑设计研究院有限公司广州第一分公司广州510641

摘要：建筑结构正朝着多样化，复杂化，新型化发展，为了满足建筑功能需求，结构形式便不断变化。建筑结构在地震、风载、突变荷载等不利因素影响下，易发生损伤危害。作为结构重要的传力枢纽，节点的破坏对整个建筑物具有重要的影响。因此，通过型钢柱和钢梁的节点的有限元分析，从不同工况去探究其屈服破坏的极限状态，分析其力学性能，从而达到优化设计的目的。

关键词：有限元分析；节点；力学性能

1引言

建筑结构不断发展，型钢混凝土组合结构得到了广泛的应用，如高层建筑，大跨结构，工业厂房等。而型钢柱和钢梁的组合，便是结构多样化的产物之一。节点是结构的主要传力枢纽，其破坏对整个建筑物的抗震性能具有重大的影响。因此，对节点屈服破坏的力学性能研究，分析其破坏的极限状态，这对于研究结构在不利因素的作用下的力学性能的意义重大。通过有限元计算分析模拟节点受力状态，较容易获得结构受力状态。

在国外，1967年，横尾义贯对型钢混凝土结构梁柱中节点进行加载试验，分析不同参数对节点的破坏影响[1]。丰桥技术科技大学在2004年对梁柱节点“柱贯通式”试验研究。在国内，天津大学苗纪奎[2]对方钢管混凝土柱与H钢梁外肋环板节点进行拟静力试验。福州大学的房贞政对钢混凝土柱-钢梁结构中柱节点进行受力性能研究等。

本文通过型钢柱和钢梁节点进行ANSYS有限元分析，并对其节点进行屈服破坏受力性能分析。

2节点模型分析

2.1节点模型参数

2.2型钢混凝土柱与钢梁节点有限元分析

通过结构整体分析可知该节点处在大震下受力情况，轴力为650KN，剪力为2400KN，在其节点处，通过增大节点荷载来模拟结构达到屈服破坏的极限值，工况设置如表1。

通过有限元软件对型钢柱和钢梁节点进行不同工况下进行模拟分析，可以得到相应的节点核心区的应力变化图（如图1、图2）。模型分析中采用VonMises屈服准则[2]，假设：

通过应力分析，可以把应力屈服情况近似作为其判定屈服破坏状态的识别指标。

图1应力变化图（型钢柱）

Fig.1Stresschangediagram（Steelreinforcedconcrete）

图2应力变化图（钢梁）

Fig.2Stresschangediagram（Steelbeam）

3结束语

本文利用ANSYS有限元对型钢柱和钢梁节点受力进行模拟分析，通过对结构进行加载，设置不同的工况模拟节点的受力性能，通过VonMises应力状态判断结构是否达到屈服破坏，在设计优化加以控制，避免材料出现屈服破坏。这对结构的损伤破坏分析具有重大意义。

参考文献：

[1]崔田田．钢梁-型钢混凝土柱节点的力学性能研究及有限元分析[D]．青岛：中国石油大学，2011.

[2]唐鸿初．方钢管混凝土柱-H型钢梁外环板刚接节点研究[D]．杭州：浙江工业大学，2009.

[3]高福聚.钢梁_型钢混凝土柱节点的非线性有限元分析[J].工业建筑增刊，2011：1082-1087，

[4]中华人民共和国国家标准.钢结构设计规范（GB50017-2003）.北京：中国计划出版社，2003.

[5]JGJ138-2001，型钢混凝土组合结构技术规程[S].