SRC柱-RC梁组合结构节点有限元分析

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本文以组合结构中型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁(SRC柱-RC梁)节点为研究对象,通过理论阐述、参考相关试验、用有限元软件建模计算三个渠道对此类节点的受力机理和破坏特征做出系统研究。由于型钢混凝土结构节点在构件内配置型钢的关系,在材料组成、节点构造、受力机理、变形能力等方面同钢筋混凝土结构节点存在着较大的差异,因此有必要对SRC柱-RC梁组合结构节点进行详细研究。在利用有限元软件ANSYS对SRC柱-RC梁组合结构节点受力性能进行研究时,首先对模型建立的方式、材料不同本构关系的选取等作出了详细说明。参照大连理工大学某SRC柱-RC梁节点相关试验,对试验中试件构造、加载方式、边界条件等进行了有限元模拟处理。通过对有限元计算结果的分析,得到了在梁内配筋率不同的情况下SRC柱-RC梁节点不同受力阶段的型钢、混凝土、钢筋三部分的应力应变变化过程、节点混凝土开裂情况、节点破坏过程。对比试验结论,说明利用有限元软件分析SRC柱-RC梁结构节点受力性能是可行的,得到的计算结果与试验结论基本吻合,并分析出现误差的原因。其次本文还通过改变SRC柱-RC梁节点受力性能的其他因素,包括型钢翼缘宽度、型钢腹板高度、型钢腹板厚度、混凝土强度等级,对节点进行了有限元计算分析,并通过推导出的组合结构节点受剪承载力公式进行了相应的计算。可以得出:提高型钢腹板的高度和宽度后,节点抗剪承载力得到明显的提高;当提高型钢翼缘宽度后,节点抗弯承载力得到提高,但抗剪承载力变化不明显;在提高混凝土强度等级以后,节点区混凝土的抗裂性能提升程度较低,且强度与抗裂承载力并不呈线性关系,但可以有效提高节点区梁端的抗剪承载力。
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