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鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有承載力高、施工方便、耐火性能好、耐腐蝕性強(qiáng)、節(jié)點(diǎn)連接簡單、傳力可靠、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，從而成為學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。隨著鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)問題也越來越受到關(guān)注，國內(nèi)外學(xué)者對鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)也進(jìn)行了大量研究工作，內(nèi)隔板貫穿式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)是《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS 159:2004)推薦的節(jié)點(diǎn)形式，對這類節(jié)點(diǎn)的研究成果尚不多見，且規(guī)程中對其受力機(jī)理及承載力計(jì)算方法均未提及。
文獻(xiàn)進(jìn)行4個(gè)節(jié)點(diǎn)試件的靜力破壞試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了該種節(jié)點(diǎn)形式的可行性和優(yōu)越性，但在試驗(yàn)過程中，由于試驗(yàn)測量條件的局限性，僅通過應(yīng)變片來測量關(guān)心點(diǎn)的應(yīng)變，不便于了解整個(gè)構(gòu)件的應(yīng)力分布規(guī)律。本研究是基于試驗(yàn)的，利用ABAQUS軟件建立三維有限元分析模型，為進(jìn)一步了解內(nèi)隔板外伸式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)提供參考。經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證的有限元模型可以有效地彌補(bǔ)試驗(yàn)的不足之處，可以方便地了解任意一點(diǎn)的應(yīng)變和任意時(shí)刻構(gòu)件總體的應(yīng)力應(yīng)變分布情況，能夠很好地獲取試驗(yàn)中無法測量得到的結(jié)果，并且可以較清晰地看到各個(gè)節(jié)點(diǎn)試件主應(yīng)力分布，以及核心混凝土的受力狀態(tài)，從而獲得對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能更準(zhǔn)確、更全面的認(rèn)識。
試件為平面中柱節(jié)點(diǎn)，其中試件SZ61為規(guī)程中推薦的節(jié)點(diǎn)形式.試件的框架梁為組合工字形鋼梁，框架柱采用冷彎空心方形鋼管，鋼管柱內(nèi)填C40混凝土，試驗(yàn)鋼材為Q235B。試件示意圖如圖所示，試件的具體構(gòu)造形式為：選取的鋼管柱在節(jié)點(diǎn)處斷開，鋼梁翼緣與外伸隔板焊接，腹板與鋼管柱通過節(jié)點(diǎn)板用高強(qiáng)螺栓連接。隔板與鋼梁翼緣和鋼管柱的所有焊縫均采用全穿透焊接，節(jié)點(diǎn)板與柱壁采用雙面角焊縫焊接。節(jié)點(diǎn)試件的具體截面尺寸和編號見表，主材性指標(biāo)見表。
在本研究的有限元模擬中對于鋼材和核心混凝土采用八節(jié)點(diǎn)減縮積分格式的三維實(shí)體單元(C3D8R)，雖然這種單元與其它高次等參單元相比，計(jì)算精度稍低，但卻可以大大節(jié)省計(jì)算時(shí)間，從計(jì)算的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，整個(gè)模型采用C3D8R單元。
根據(jù)文獻(xiàn)可知，本研究把鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變曲線簡化為彈性段，彈塑性段，塑性段，強(qiáng)化段和二次塑流等5個(gè)階段，如圖所示，其中εe=0.8fy/Es，εe1=1.5εe，εe2=10εe1，εe3=100εe1。
混凝土是一種脆性材料，在拉，壓方向上具有不同的力學(xué)性質(zhì)，各國學(xué)者對混凝土的本構(gòu)提出了不同的模式。采用ABAQUS中的塑性損傷模型，由于混凝土材料的復(fù)雜性，其本構(gòu)關(guān)系也因?yàn)槭芰顟B(tài)的不同而不同，核心混凝土處于方鋼管的圍壓作用下，因此受壓曲線采用韓林海提出的約束混凝土本構(gòu)模型，而受拉曲線則采用單軸作用下受拉本構(gòu)模型。
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