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方钢管柱-H型钢梁端板连接节点性能的有限元分析王烽;翁维素;孙国柱;支宏钰;曹传海;刘宁;潘宏宾【摘要】应用大型有限元软件ABAQUS,建立方钢管柱-H型钢梁端板连接的三维有限元模型,考虑了几何非线性、材料非线性和接触非线性,均采用拟静力加载方式进行分析.试件模型为两个系列,一个为端板加劲肋厚度系列,另一个为在设置端板加劲肋条件下的柱壁厚度系列,通过ABAQUS的分析得到其滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数.模拟结果分析表明:加劲肋的设置与柱壁的厚度对节点性能的影响较大,通过数据分析对比,本文给出此节点的构造设计建议,即端板应设置加劲肋,其厚度稍大于梁的腹板厚度,而柱壁厚度建议8-10 mm.【期刊名称】《河北建筑工程学院学报》【年(卷),期】2019(037)001【总页数】6页(P7-12)【关键词】ABAQUS;方钢管柱-H型钢梁端板连接;加劲肋厚度系列;柱壁厚度系列【作者】王烽;翁维素;孙国柱;支宏钰;曹传海;刘宁;潘宏宾【作者单位】河北建筑工程学院土木工程学院,河北张家口 075000;河北建筑工程学院土木工程学院,河北张家口 075000;张家口建筑设计院有限责任公司,河北张家口 075000;河北建筑工程学院土木工程学院,河北张家口 075000;河北建筑工程学院土木工程学院,河北张家口 075000;河北建筑工程学院土木工程学院,河北张家口 075000;河北建筑工程学院土木工程学院,河北张家口 075000【正文语种】中文【中图分类】TU30 引言现在，钢框架结构在多层、高层和超高层建筑以及大跨度大空间结构应用方面具有广阔发展前景[1].与其他建筑结构相比，它具有强度大、刚度大、稳定性好、整体性好、重量轻、承载力高、抗震性能稳定、滞回性能好、施工效率高、周期短等优点[2]，在现代城市的建设中，其已经成为了目前最热门的结构型式之一.与其他国家相比，我国钢结构的相关方面发展比较慢，也比较晚，所以，我们对于钢结构的技术方面应加大力度研究，包括我们科研的水平、理论的水平、结构设计的技术等方面.目前钢框架梁柱节点连接的研究，许多学者广泛研究工字型梁和H型钢梁与H型钢柱的节点连接，相比之下，对于冷弯方管柱和H型钢梁连接节点研究较少[3-4].H型钢截面的x轴与y轴的刚度有较大的差距，其截面存在弱轴，根据其特点，所以用作柱子不是很经济.而方钢管柱截面的x轴与y轴刚度相同，与H型钢柱相比，其具有更好的抗扭性能，其平面外刚度大，更适合于作为框架柱，而且用钢量会更节省.但由于冷弯方钢管柱截面闭合，传统高强螺栓无法在单侧进行安装，一般需要现场焊接连接，所以本文分析模型为方钢管柱-H型钢梁端板连接，螺栓选用英国hollo-bolt单边螺栓螺栓，以解决闭口截面安装问题.此模型试件与其他连接相比，避免了现场的焊接，减少了焊接残余应力，采用的单边螺栓可以更加方便快捷的进行闭口截面连接，大大提高施工进度.1 模型试件尺寸表1 各试件尺寸试件编号柱壁厚度加劲肋厚度BASE8 mm8 mmJJLT08 mm0 mmJJLT108 mm10 mmZBT66 mm8 mmZBT1010 mm8 mm本试验选取典型的边柱节点作为研究对象，节点选取平面框架中梁柱反弯点间的组合体.模型为两个系列，一个为端加劲肋厚度系列，分别为JJLT0、JJLT8(即BASE)和JJLT10.另一个为设置端板加劲肋条件下的柱壁厚度系列，型号分别为ZBT6、ZBT8(即BASE)和ZBT10.所用加劲肋形式为三角形即63型[5]，长度240 mm，高度120 mm，端板厚度为14 mm，螺栓选用英国的Hollo-Bolt单边螺栓，型号为8.8级M16.柱高度定为1750 mm，梁长度定为1550 mm，具体尺寸见下表1，图1为BASE试件尺寸图和图2为JJLT10试件尺寸图.图1 JJLT0试件尺寸图图2 JJLT10试件尺寸图2 材料本构模型2.1 钢材本构关系模型图3 钢材的本构关系模型中所用的钢材(即钢管柱、H型钢梁与外伸端板)均采用Q235B钢材，在建模过程中，本文采用的本构关系模型为双线性强化模型，如图3所示，所以在节点的应力-应变曲线中不会出现下降段.ABAQUS中必须用真实应力和真实应变定义塑性数据，根据钢材拉伸实验的数据进行计算得到梁、柱、加劲肋和端板的本构关系数据，相关的数值见下表2，钢材弹性模量均取=2.06×105N/mm2，泊松比取0.3.表2 钢材本构关系数据试件部位屈服强度(N/mm2)极限强度(N/mm2)梁245380方钢管290410端板270390加劲肋3004202.2 螺栓本构关系模型螺栓选用英国的Hollo-Bolt单边螺栓，型号为8.8级M16普通型，螺栓屈服荷载110 kN，极限荷载137 kN，弹性模量2.1×105 N/mm2，泊松比0.3.模型中的螺栓进行简化建模，在建模过程中采用双线性强化模型作为螺栓的本构关系模型，如图4所示.图4 螺栓的本构关系3 建立模型的其他条件3.1 模型的约束边界条件模拟应该尽可能反应真实的受力情况.本文在柱顶设置一个参考点，然后将参考点与柱顶截面进行耦合，通过对柱顶的参考点来施加对柱子顶部的约束.柱底不再设置参考点，直接约束柱底的截面，柱底设置为铰接.3.2 加载方案加载的方式分为三步，第一个步骤：对螺栓施加螺栓预紧力；第二个步骤：对柱顶施加轴向力，其值取410kN；第三个步骤：对梁端施加竖向位移荷载.梁端的拟静力加载采用采用位移控制加载的方式，加载的前期，每级加载的增量步取5 mm，当梁端位移加载到30 mm的级别时，后续的加载，每级增量步为10 mm，一直加载到90 mm.3.3 网格划分在有限元模拟过程中，单元的类型和单元的疏密是对模拟精度和模拟耗费时长的很重要的因素.如果采用尺寸过大的网格，模型的计算结果精度就会较低，但若采用很小的网格尺寸，这就会导致软件花费更多的试件来计算，因此应综合考虑两者，选择合理网格密度.ABAQUS提供多种单元簇类型，本文模型采用其中的三维实体线性缩减积分单元C3D8R.其中以JJLT0试件和JJLT10试件的网格划分为例，如下图5和下图6所示.图5 JJLT0试件网格划分图6 JJLT10试件网格划分4 有限元分析数据4.1 滞回曲线在反复作用下结构的荷载-变形曲线，又称恢复力曲线.它反映结构在反复受力过程中的变形特征、刚度退化及能量消耗，是确定恢复力模型和进行非线性地震反应分析的依据.它的形状取决于结构和材料性能以及受力状态.这种曲线具有滞回性能并呈环状，称其滞回曲线[6].通过分析得到的节点滞回曲线，我们可了解节点在拟静力加载作用下的相关力学性能.本文节点的加劲肋厚度系列试件的滞回曲线对比图见下图7，柱壁厚度系列的滞回曲线对比图见下图8.图7 加劲肋厚度系列滞回曲线对比图图8 柱壁厚度系列滞回曲线对比图4.2 骨架曲线滞回环曲线上连接各轮循环加载峰值点的曲线称为骨架曲线，即滞回曲线的包络线.骨架曲线综合反映了模型承载力和变形的关系，是结构抗震性能的综合表现.加劲肋厚度系列的骨架曲线对比图见下图9，柱壁厚度系列的骨架曲线对比图见下图10.图9 加劲肋厚度系列骨架曲线对比图图10 柱壁厚度系列骨架曲线对比图4.3 耗能能力结构的耗能一般被认为是其延性的能量表达.当结构遭遇到地震时，地震能量就会输入结构，结构会对地震能量进行处理，结构通过材料摩擦，变形和局部损坏的方式对其吸收和耗散.所以结构吸收和耗散的能量越多，结构就会越安全，就不会轻易地被破坏.结构的滞回曲线越饱满，其所包围面积越大，则说明结构吸收和耗散的能量也就越多，结构的耗能能力也就强.为了判断结构的耗能能力，本文引用能量耗散系数E[7]和等效粘滞阻尼系数ξe，以图11为例，计算公式如下：能量耗散系数E：等效粘滞阻尼系数ξe：由公式处理得到加劲肋厚度系列和柱壁厚度系列的耗能能力两个指标，见下表3. 图11 荷载-变形滞回曲线表3 节点的耗能指标试件编号状态EξeBASE破坏状态2.1550.343JJLT0破坏状态2.3900.380JJLT10破坏状态2.1330.339ZBT6破坏状态1.9310.307ZBT8破坏状态2.5130.400 4.4 模拟结果分析两个系列试件的P-Δ曲线大体发展一致，随着加载位移的不断增加，结构的反力也在持续增大.加载的初期，滞回曲线基本上沿着直线上升，卸载时也基本上没有残余应变，该阶段内位移与荷载呈线性关系，表明结构各部分均处于弹性阶段.随着加载的位移增加，滞回曲线不再保持直线状态，但卸载时的残余应变仍然不是很大，但从此时开始，结构的刚度开始降低，节点进入了弹塑性阶段.位移荷载继续增大，结构的变形也越来越大，而结构的反力却出现增加很慢的现象，说明了节点进入塑性阶段.最后达到加载最大位移而停止，即为破坏.数据表明，两个系列试件的滞回曲线均呈现梭形，较为饱满，具有良好的抗震性能.设置加劲肋的试件JJLT8(即BASE)和JJLT10的滞回曲线比不设置加劲肋的试件JJLT0承载力提高较大，但是JJLT8(即BASE)与JJLT10模型的滞回曲线相差不多.ZBT12、ZBT14(即BASE)和ZBT16的承载力有较大的变化.从骨架曲线来看，加劲肋厚度系列试件中，JJLT0的极限承载力为51kN,JJLT8(即BASE)的极限承载力为73kN，JJLT10的极限承载力为75kN.相比于BASE，JJLT0的极限承载力下降了30.1%，JJLT10的极限承载力提高了2.7%.研究表明：设置端板加劲肋比不设置加劲肋的承载力提高较大，初始转动刚度也有较明显的增加.但是，节点端板的加劲肋设置后，改变加劲肋的厚度对节点承载力和刚度影响不明显.在柱壁厚度系列试件中ZBT6的极限承载力为58kN,ZBT8(即BASE)的极限承载力为73kN，ZBT10的极限承载力为85kN.相比于ZBT8试件，ZBT6的极限承载力下降了20.5%，ZBT10的极限承载力提高了16.4%.研究分析表明：设置端板加劲肋的柱壁厚度系列试件，其柱壁厚度的变化对节点承载力和初始刚度有较大影响.从耗能能力指标来看，加劲肋厚度系列试件中，无加劲肋的试件JJLT0的能量耗散系数和等效粘滞阻尼系数都比设置加劲肋模型的大，在设置端板加劲肋后，随着加劲肋厚度的增加，其耗能的两个指标也随之降低，但降低较小.在柱壁厚度系列的试件中，耗能能力的两个指标都随柱壁厚度的增加而增大.5 结论本文运用ABAQUS软件，建方钢管柱-H型钢梁的连接节点模型，研究两个变量对此节点的影响，一个为端板加劲肋厚度系列，另一个为在设置端板加劲肋后的柱壁厚度系列.根据分析数据，两个系列试件都有较好的抗震性能，并得到以下结论: (1)加劲肋厚度系列：设置端板加劲肋的节点比不设置加劲肋的节点性能更好，明显提高了节点的承载力与初始刚度，但加劲肋厚度的改变对节点的无明显影响，所以建议此类节点设置端板加劲肋，厚度稍大梁腹板厚度.(2)柱壁厚度系列：柱壁厚度的变化对节点性能影响较大，由分析可知，柱壁不能过薄，但也不能一味增厚，在本文条件下，本文建议柱壁厚度取8 mm～10 mm. 参考文献【相关文献】[1]刘林,陈晓光.我国钢结构产业现状及发展趋势浅析[J].建筑与结构计,2010,3(19):19～22[2]陈云波.我国钢结构现状与发展途径[J].建筑技术,1997,28(7):477～479[3]C.Málaga-Chuquitaype，ponent-based mechanical models forblind-bolted angle connections[J].Engineering Structures，2010：3048～3067[4]Huu-Tai Thai，Brian Uy.Finite element modelling of blind bolted compositejoints[J].Journal of Constructional Steel Research，2015：339～353[5]赵伟.梁柱外伸端板螺栓连接中若干问题研究[D].浙江：浙江大学，2006[6]顾强等著.钢结构滞回曲线及抗震设计.北京：中国建筑工业出版社,2008[7]中华人民共和国行业标准.建筑抗震试验方法规程(JGJ 101-96)[S].北京：中国建筑工业出版社，1997。
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。
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。
矩形钢管混凝土柱的力学性能研究综述岳香华发布时间：2021-08-05T08:55:33.703Z 来源：《防护工程》2021年11期作者：岳香华[导读] 钢管混凝土柱（简称 CFST）是指在钢管中填充混凝土形成钢管和混凝土共同承受外荷载的结构构件。
钢管混凝土根据截面形式不同，可分为圆钢管混凝土、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等[1]。
广东工业大学广东广州 510006摘要：矩形钢管混凝土柱具有承载力高、延性好、施工方便等优势，本文对矩形钢管混凝土柱的静力性能、抗震性能、局部屈曲性能等方面的研究成果进行综述。
关键词：矩形钢管混凝土柱；力学性能钢管混凝土柱（简称 CFST）是指在钢管中填充混凝土形成钢管和混凝土共同承受外荷载的结构构件。
钢管混凝土根据截面形式不同，可分为圆钢管混凝土、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等[1]。
矩形钢管混凝土柱具有强度高、刚度大、延性好、耗能大、施工方便、梁柱节点容易处理等优点，在建筑结构中得到了广泛的应用。
近几十年来，国内外学者对矩形钢管混凝土土柱的静力性能、抗震性能、局部屈曲性能等展开深入系统的研究，取得了丰硕的成果。
1. 矩形钢管混凝土柱的静力性能研究1.1 矩形钢管混凝土柱的轴压性能研究Zhang等[2]对24根填充混凝土的矩形钢管混凝土柱进行轴压试验，研究了截面纵横比、约束系数、宽厚比等关键参数对矩形钢管抗轴力性能的影响。
Cai等[3]研究了10个有约束杆试件和5个无约束杆试件的方形钢管混凝土短柱的轴向荷载特性，研究了宽厚比、约束拉杆对钢管混凝土柱极限强度、刚度和延性的影响。
Long等[4]建立了带约束杆的矩形钢管约束混凝土的单轴应力应变关系模型，得到了影响钢管混凝土柱轴压性能的关键参数。
上述研究采用试验和理论分析，表明矩形钢管混凝土柱的轴压性能与截面形式和钢管的性能有关。
钢管不同的初始缺陷或残余应力会导致不同的破坏模式。
可以通过增加约束拉杆和减小宽厚比增加矩形钢管混凝土柱的承载力，通过适当的约束杆纵向间距来延缓甚至避免钢板的弹性局部屈曲，增大极限强度、塑性变形能力和延性。
钢结构混凝土柱抗震性能试验研究一、研究背景随着现代建筑业的发展，钢结构混凝土柱成为了一种常见的结构形式。
在地震发生时，建筑物的抗震性能直接关系到人们的生命财产安全。
因此，研究钢结构混凝土柱的抗震性能具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、研究目的本研究旨在通过试验研究钢结构混凝土柱的抗震性能，探讨其受力性能和破坏机理，为钢结构混凝土柱的设计和应用提供理论依据和技术支持。
三、研究内容1.试验对象本研究选取了4根钢结构混凝土柱作为试验对象，其中包括2根普通钢结构混凝土柱和2根加筋钢结构混凝土柱。
2.试验方案试验采用静力加载的方式进行。
在试验中，分别对试验对象进行纵向压力和水平力的加载，记录试验过程中的变形和破坏情况，分析试验结果。
3.试验结果分析对试验结果进行分析，重点关注试验对象的受力性能和破坏机理，探讨钢结构混凝土柱的抗震性能。
四、试验方法1.试验设备本研究采用了万能试验机、位移传感器、应变传感器等试验设备，用于测量试验对象的受力变形和应力变化。
2.试验流程(1)试验前准备：对试验设备进行检查、校准，准备试验对象。
(2)试验过程：采用静力加载的方式对试验对象进行纵向压力和水平力的加载，记录试验过程中的变形和破坏情况。
(3)试验后处理：对试验结果进行分析，得出结论。
五、试验结果1.试验对象的受力性能通过试验，得出试验对象的载荷-位移曲线，分析试验对象的受力性能。
结果表明，在纵向压力作用下，普通钢结构混凝土柱的承载能力较弱，易发生侧向位移破坏，而加筋钢结构混凝土柱在承载能力和抗震性能方面都表现出较好的性能。
2.试验对象的破坏机理通过试验，观察试验对象的破坏模式和破坏部位，分析试验对象的破坏机理。
结果发现，在纵向压力和水平力的复合作用下，普通钢结构混凝土柱易发生扭曲破坏和侧向位移破坏，而加筋钢结构混凝土柱的破坏模式以轴心压力破坏为主。
六、结论通过试验研究，得出以下结论：1.钢结构混凝土柱的抗震性能受到结构形式和加筋方式的影响。
矩管混凝土柱-SRC梁型钢贯通节点抗震性能试验研究1. 引言1.1 研究背景国内外对于矩管混凝土柱-SRC梁型钢贯通节点的试验研究虽然不多，但已有一些成果可供参考。
现有研究多局限于单一方面的性能试验，对于该连接方式的整体性能表现及影响因素尚未有全面深入的了解。
有必要开展全面系统的试验研究，深入分析该连接方式的性能特点及影响因素，为进一步提高该连接方式的抗震性能提供理论依据。
【2000字】1.2 研究目的不足要求等。
【研究目的】该研究的目的是通过对矩管混凝土柱-SRC梁型钢贯通节点抗震性能进行试验研究，探讨该节点在地震作用下的受力性能和变形特性。
具体包括探究节点在不同地震作用下的破坏模式、变形特征以及承载力等参数的变化规律，为该节点在实际工程中的应用提供参考依据。
通过比较试验结果，分析节点在不同荷载作用下的性能表现及影响因素，为设计规范的修订和工程实践的指导提供理论依据。
评价该节点的抗震性能，为改进节点设计和提高结构抗震性能提供参考。
通过本研究，旨在为工程实践提供可靠的设计方法和技术支持，促进建筑结构在地震中的安全性能和抗震能力的提升。
2. 正文2.1 试验设计试验设计是本研究的核心部分，主要包括试验样本的制备、加载方式、加载路径等内容。
本研究选取了一定数量的矩管混凝土柱-SRC梁型钢贯通节点样本作为试验对象，其中考虑了不同尺寸、不同配筋率等因素，以保证试验结果的代表性和可靠性。
试验中采用了静力加载和动力加载相结合的方式，通过对节点进行单向荷载和双向荷载测试，以模拟实际地震工况下的受力情况。
还考虑了加载速度、加载次数等参数的设置，以确保试验结果的准确性和可比性。
为了分析节点在不同加载路径下的受力性能，还进行了一系列局部受力监测，包括节点内部混凝土应变、型钢应变等参数的实时监测。
通过这些监测数据，可以全面了解节点在不同加载路径下的变形和破坏过程，为后续的结果分析提供依据。
本试验设计综合考虑了多方面因素，在保证试验可靠性的也为后续试验结果的分析和结论提供了充分的依据。
方钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能研究的开题报告一、研究背景及意义钢混凝土结构具有很好的抗震性能，是目前广泛采用的一种结构形式。
在钢混凝土结构中，方钢管混凝土柱与钢梁的节点是结构中的关键组件，对结构的抗震性能具有重要影响。
因此，研究方钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能，对提高钢混凝土结构的抗震能力具有重要意义。
二、研究目标本论文旨在通过对方钢管混凝土柱-钢梁节点进行工程实验和数值模拟分析，探究不同节点配置和参数变化对其抗震性能的影响，为钢混凝土结构设计和工程实践提供技术支持。
三、研究内容和方法1.方钢管混凝土柱-钢梁节点的结构形式及参数设计；2.工程试验：选取符合要求的材料和参数，搭建相应的实验模型，进行静力试验和动力试验；3.数值模拟：基于ANSYS有限元软件，建立方钢管混凝土柱-钢梁节点的三维有限元模型，进行不同节点配置和参数变化下的非线性静力和动力分析；4.对试验结果和数值模拟结果进行比对和分析。
四、研究意义1.为方钢管混凝土柱-钢梁节点的设计提供参考；2.为钢混凝土抗震设计提供技术支持；3.为相关领域的研究提供参考和借鉴。
五、研究进度安排第一年：梳理文献资料，开展钢混凝土结构的基础研究，包括方钢管混凝土柱的理论解析和动力特性分析等；第二年：进行方钢管混凝土柱-钢梁节点的试验研究；第三年：分析试验结果，基于有限元软件进行数值研究；第四年：对试验和数值模拟结果进行比对和分析，并撰写论文。
六、研究结论和创新点本论文通过工程实验和数值模拟，对方钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能进行了系统研究。
研究结果可为该结构形式的设计提供参考并为相关领域的研究提供借鉴，同时，本研究也可为钢混凝土结构的抗震设计提供技术支持。
创新点在于深入探究了方钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能，并提出了相应的模型设计和结构优化方法。
矩形钢管混凝土柱—钢梁节点受力性能分析钢管混凝土结构因其优异的性能被广泛的应用在工程实际中,而节点作为结构中一个关键部位,对结构的安全和稳定发挥着重要的作用。
本文基于ABAQUS 有限元模拟的方式,对矩形钢管混凝土内隔板节点(普通节点和翼缘削弱型节点)的力学性能进行了研究,并提出节点域的抗剪承载力计算表达式。
主要工作和成果如下:(1)利用ABAQUS软件对文献试验中方钢管混凝土柱-钢梁节点进行了有限元模拟,并就骨架曲线、节点破坏形态进行了模拟数据与试验结果对比,吻合较好。
应用验证的建模方法建立内隔板普通节点,分析了节点抗剪受力过程和荷载作用下节点应力变化规律。
(2)分别对内隔板普通节点和翼缘削弱型节点(RBS节点)在单调和循环荷载下的力学性能进行了比较分析,结果表明:RBS节点的抗剪承载力较内隔板普通节点下降明显,耗能能力和刚度退化影响不大,但RBS节点的延性性能更好。
研究了核心区高径比、套箍系数、材料强度和轴压比对普通节点抗剪能力的影响,同时还分析了3个削弱参数对RBS节点抗剪的影响,并对参数削弱尺寸范围给出了设计建议。
(3)建立节点域直接剪切模型,通过数值模拟与理论推导相结合的方式,在对节点各抗剪构件承载力计算的基础上,综合提出了节点最终抗剪承载力计算表达式,对比表达式计算结果与模拟结果表明本文提出的表达式较为准确的计算了节点的抗剪承载力,从而为工程应用提供了一定的设计依据。
钢管混凝土柱—环梁节点抗震性能的试验研究作者：刘静来源：《建材发展导向》2014年第03期摘要：当前钢管混凝土柱-环梁节点这种新型的节点正在被人们所大量应用，文章将对他的抗震性能的试验进行详细说明。
即通过有限元法研究该环梁节点处于低周反复载荷作用下发生的变化，分析其破坏形态、节点缝隙变化状态和梁端弯矩转角的滞回曲线。
进而得出试验结论：钢管混凝土柱-环梁节点的混凝土柱与环梁节点相对独立，环梁节点处于破坏形态下一般并不影响其承载力。
关键词：钢管混凝土；节点；钢管混凝土环梁；破坏形态本文介绍的钢管混凝土柱-环梁节点是一种新型环梁结构，其具体可以定义为：基于梁柱相对独立和抗震设计的一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土柱的连接方式。
该节点的设计思想是实现在地震中等水平低周往复作用下实现“强节点、弱构件”的抗震设计理念。
该环梁节点具体由三个部分组成，即钢筋混凝土环梁、钢管内侧柔性抗剪件和钢管外侧抗剪环，与传统的钢管混凝土和钢筋混凝土的节点结构有着较大区别。
由于其更为优越的受力性能，该节点已在高层建筑、桥梁和地下等建筑结构得到广泛应用。
然而虽然针对此类节点已经有过大量静力或动力的试验分析，但其抗震性能依旧有着一定的不确定性，因此对该节点的受力机理和破坏形态进行分析很有意义而且很有必要。
1 试验1.1 模型构建在本试验的模型构建中，各项设定具体为：1.1.1 本文中钢管混凝土柱-环梁节点的框架梁与环梁砼等级、框架梁和环梁主筋和箍筋分别设定为C30、二级钢筋和一级钢筋。
从图2中我们能够看到砼的应力-应变关系，它是由美国著名的学者E.Hogneste建议而产生的一个模型，他主要是利用数学中的抛物线来表示出两者之间的关系。
1.1.2 钢管混凝土柱-环梁节点中的管内核心砼等级设定为C50，其受压状态设定为三向受压状态，并对套箍系数f的影响做出充分分析，同时其本构关系设定为韩林海模型。
1.1.3 钢管混凝土柱-环梁节点中的钢管我们一般选择为Q235钢，钢材应力-应变关系设定是我们理想中的一种弹塑性模型，它是服从Vonmises的屈服准则，即：在有限元分析软件中表现为为双线性随动强化。
钢管混凝土柱-型钢混凝土梁混合框架抗震性能分析的开题报告一、选题背景随着建筑结构设计理念的不断创新和完善，钢管混凝土柱-型钢混凝土梁混合框架逐渐被广泛应用于高层建筑、工业厂房和桥梁等结构中，其具有较好的抗震性能和经济性。
因此，对于这种结构的抗震性能分析具有重要的现实意义和学术价值。
二、选题意义在地震中，结构的抗震性能显得尤为重要。
钢管混凝土柱和型钢混凝土梁是两种常用的结构构件，二者的复合结构在抗震性能方面具有优势。
通过研究钢管混凝土柱-型钢混凝土梁混合框架的抗震性能，可以提高该结构在地震中的安全性和可靠性，为其推广应用提供依据并为后续的研究提供基础。
三、研究内容本文将针对钢管混凝土柱-型钢混凝土梁混合框架的抗震性能进行分析。
主要研究内容包括：1. 介绍钢管混凝土柱-型钢混凝土梁混合框架的概述和特点。
2. 对该结构进行建模，并进行数值分析，得出其基本力学特性。
3. 对该结构进行地震响应分析，并比较分析钢管混凝土柱-型钢混凝土梁混合框架与其他结构形式的抗震性能。
4. 建立相应的优化设计方法，提高钢管混凝土柱-型钢混凝土梁混合框架的抗震性能。
四、研究方法本文将采用有限元方法对钢管混凝土柱-型钢混凝土梁混合框架的抗震性能进行分析，模拟其在地震力作用下的动态响应。
通过在所建模型中添加初始的位移和速度值，并对边界条件进行施加，模拟地震力的作用，并对数据进行分析，得出结论。
五、预期成果本文将研究钢管混凝土柱-型钢混凝土梁混合框架在地震作用下的抗震性能，并通过数值分析得出结论，为推广该结构形式提供参考。
同时也将建立相应的优化设计方法，提高结构的抗震性能，为后续的研究提供基础。
文章编号：1000-6869（2012）02-0093-07矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点抗震性能试验研究及有限元分析丁永君1，尚奎杰2，万方贵3，秦颖3（1．天津大学建筑设计研究院，天津300072；2．天津市建筑设计院滨海分院，天津300072；3．天津大学建筑工程学院，天津300072）摘要：以天津泰达广场CBD工程A、B区超高层项目为背景，进行了不同连接方法的6个足尺矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点试件拟静力试验，分析了试件的破坏特征、承载力、延性、耗能能力、刚度退化、强度退化等性能。
结果表明：在保证焊接及安装质量的前提下不同连接方法节点均具有较高的承载力及良好的抗震性能；在梁翼缘两侧焊接加强板有利于节点承载力的提高，矩形钢管中填充混凝土有利于减小节点核心区的剪切变形，提高节点的强度及刚度。
利用ANSYS10.0软件对试件在循环荷载作用下的滞回性能进行非线性模拟计算，并将理论分析结果与试验结果进行对比。
对比结果表明，非线性有限元分析得出荷载-位移曲线与试验结果吻合较好，矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点均具有良好的耗能能力。
关键词：矩形钢管混凝土柱；H型钢梁；节点；拟静力试验；抗震性能中图分类号：TU398.9TU317.1文献标志码：AExperimental research and nonlinear FEA on seismic behavior of square concrete-filled tubular column toH-shape steel beam connectionDING Yongjun1，SHANG Kuijie2，WAN Fanggui3，QIN Ying3（1．Architectural Design and Research Institute of Tianjin University，Tianjin300072，China；2．Binhai Branch Court of Tianjin Architecture Design Institute，Tianjin300072，China；3．College of Civil Engineering and Architectures，Tianjin University，Tianjin300072，China）Abstract：Taking the project of the A and B area ultra-high-level building of TeDa square in Tianjin as background，cyclic loading tests on six full scale square CFT column to H-shape steel beam joint specimens containing four different kinds of joint of details were carried out．The basic situation and failure characteristics of all specimens were introduced．The bearing capacity，ductility and energy dissipation capacity，stiffness degradation and strength degradation of four kinds of joints were compared．Test results show that，if the quality of welding and installation can be ensured，all four kinds of joints have high bearing capacity and good seismic behavior．Welding reinforcing plates on both sides of the beam flange contributes to the joint bearing capacity．Filling concrete in the rectangular pipe is useful for reducing shear deformation and improving strength and rigidity of cores of beam-column joints．In addition，ANSYS10.0was used to simulate the hysteretic behavior of the specimens and the nonlinear analysis was carried out．The results of theoretical analysis were compared with the test results．It indicates that the force-displacement curve obtained from nonlinear finite element analysis agrees well with the test result．The connection between concrete-filled rectangular steel tube column and steel beam discussed in the paper has good capability of energy consumption．Keywords：square concrete-filled tubular column；H-shaped steel beam；joint；quasi-static test；seismic behavior作者简介：丁永君（1957—），男，天津人，教授级高级工程师。
E-mail：tju-yj@收稿日期：2010年6月0引言目前，矩形钢管混凝土柱-H型钢梁组成的框架结构体系在高层建筑结构设计中逐渐推广使用，节点是该结构体系设计中的关键部位。
震害调查发现［1］，1994年的美国北岭地震和1995年的日本阪神地震中，一些钢结构建筑受到严重破坏乃至倒塌，结构破坏的部位大多发生在节点区，在轴力、弯矩、剪力的共同作用下，使节点发生严重变形。
国内外对钢结构的半刚性节点研究较多［2-4］，而且提出了很多新的节点形式，诸如，加强型节点和削弱型节点，其研究方法都是以试验为主，而设计方法、施工工艺、施工技术、焊接质量、材料性能等不能与之匹配，制约了其在实际工程中推广使用。
相关的理论分析和试验研究尚处于基础阶段，缺乏深入系统的研究。
我国JGJ99—1998《高层民用建筑钢结构技术规范》［5］中无半刚性梁柱连接的规定。
因此展开对钢结构梁柱节点半刚性连接的研究具有重要的工程价值。
天津市泰达广场CBD工程A、B区超高层项目为矩形钢管混凝土柱与H型钢梁组成的框架结构体系。
在结构设计中拟采用贯通式隔板节点，为了解贯通式隔板节点的受力、抗震等性能，并与内隔板节点进行对比，本文参考美国钢结构抗震规程AISC 341-05［6］的有关要求，进行矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点试件的循环加载试验研究，为该结构设计提供参考依据。
试验试件为矩形钢管混凝土柱-H型钢梁平面框架体系中的刚性节点，模拟框架水平力作用时节点的受力情况。
通过对不同连接方法的节点进行拟静力试验，研究其抗震性能、承载能力等。
1试验概况1.1试件设计试验设计了6个试件，编号分别为JD-1 JD-6。
根据反弯点位置，梁长取跨度的0.5倍，截面规格为H700ˑ300ˑ13ˑ24；柱长为楼层高度，矩形钢管截面规格为□700ˑ500ˑ30ˑ35；试件均为足尺试件。
试验节点均为贯通式隔板节点。
试件JD-1为梁柱采用高强螺栓连接，试件JD-2为梁柱焊接连接，试件JD-3、JD-4为梁柱采用高强螺栓连接，试件JD-5、JD-6为梁翼缘加有楔形板的梁柱焊接连接。
试件几何尺寸及构造详图见图1。
试件JD-3、JD-4尺寸完全一致，试件JD-5、JD-6区别在于楔形板长度不同，JD-6的楔形板长度为720mm。
试件所用钢材均为Q345B，钢管内填混凝土强度等级为C40。
1.2材性试验本次试验的钢管混凝土柱和H型钢梁试件共有3种不同规格和批号的钢板，分别为Q345B的30mm 钢板、Q345B的35mm钢板、Q345B的700ˑ300ˑ13ˑ24热轧H型钢。
试验前分别对上述几类钢材取样，进行材性试验，测试结果见表1。
表1材料性能试验结果Table1Results of material performance test材料规格屈服强度f y/MPa抗拉强度f u/MPa弹性模量E/GPa 700ˑ300ˑ13ˑ24热轧H型钢360570206．5 30mm厚钢板400545206．335mm厚钢板365530206．91.3加载方案试验在天津城市建筑学院结构实验室进行。
试验加载装置如图2、3所示。
柱下端固定铰接，梁端为定向支座，即可实现梁端转动及水平移动，在柱上端施加低周反复荷载。
试验的加载程序分为预加载和正式加载两个阶段。
正式加载阶段根据美国AISC341-05［6］标准采用位移加载制度进行加载：层间位移角为0.00375rad、0.005rad、0.0075rad时，每级循环6次；层间位移角为0.01rad时循环4次；层间位移角为0.015rad、0.02rad、0.03rad、0.04rad时每级循环2次；此后位移增量为0.01rad，每级循环2次，直至Pu=0.85Pmax，停止加载。
1.4测点布置及量测内容（1）柱端荷载及位移：柱顶水平荷载由液压伺服双向千斤顶施加，柱端水平位移由YDH-600型位移计量测。
（2）梁柱相对转角：在梁柱交接处布置转角位移计，梁柱转角通过位移测量结果计算求出。
（3）柱底位移：在与梁自由端连接的刚性杆底部安装位移计，测量刚性杆底部水平位移。
在柱底放置位移计测量柱端水平位移及结构整体位移。
（4）节点核心区剪切角：在试件节点核心区对角线对称布置YHD-50型位移传感器进行量测。
（5）梁柱节点区域应变量测：在梁端及节点域布置应变片及应变花，用以测量梁柱节点的应力变化，由计算机自动采集应力应变数据。
2试验现象与破坏过程所有试件在加载初期均处于弹性阶段，荷载-位移曲线呈线性变化，随着荷载的增加，层间位移角的图1试件几何尺寸及构造详图Fig．1Dimension and details ofspecimens图2安装示意图Fig．2Testsetup图3试件安装实景Fig．3Photo of specimen of installation图4各试件加载破坏形态Fig．4Failure patterns ofspecimens图5梁端荷载-位移滞回曲线Fig．5Cyclic load versus lateral displacement hysteretic loops增大，荷载位移曲线出现拐点，试件开始屈服，当层间位移角为0.02rad 的第2个循环加载时，试件JD-1破坏，破坏发生在下翼缘与隔板连接焊缝处；当层间位移角为0.03rad 第1个循环加载时，试件JD-2下翼缘的焊缝被拉坏；当层间位移角为0.04rad 的第1个循环加载时，试件JD-3上翼缘与加强板之间焊缝开裂；当层间位移角为0.03rad 的第1个循环加载时，试件JD-4上翼缘与加强板之间焊缝发生破坏；当层间位移角为0.015rad 的第2个循环加载时，试件JD-5腹板下部凹槽出现裂缝，下翼缘略微屈曲，为避免试件过早破坏，此后仅在单一方向按照预定加载制度加载，当加载至0.05rad 的第1个循环时，腹板下部凹槽的左面出现横向裂缝并迅速延伸，下翼缘及腹板严重屈曲，试验结束；当层间位移角为0.03rad 第1个循环加载时，试件JD-6下翼缘略有屈曲，加载至层间位移角为0.03rad 的第2个循环，试件破坏。
