钢管混凝土柱、型钢混凝土柱、钢柱与钢筋混凝土梁连接节点研究现状综述

钢-混凝土组合结构兼具钢筋混凝土结构与钢结构的共同优点,具有承载力高、刚度大、延性和抗震性能好及节约材料等优点,符合土木工程的发展方向。处于复杂受力状态下的梁-柱节点区域是建筑结构中需要特别关注的部位,既是整体结构安全性和可靠性的重要基础,又是建筑结构抗震设计中的薄弱环节,因此节点部位的设计至关重要。在综合介绍钢管混凝土柱、型钢混凝土柱及钢柱与钢筋混凝土梁的连接节点研究背景的基础上,分析了上述节点连接的构造形式及受力性能等方面的研究现状,指出了该类节点连接方式及受力性能方面有待进一步解决的问题,为该领域的深入研究及该类节点连接的设计提供参考。

超高层建筑中钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁施工

钢筋混凝土(RC)环梁是一种钢筋混凝土梁和钢管混凝土柱的连接构件,已被成功应用于部分高层及超高层建筑中。通过对钢管混凝土柱-RC环梁的施工成果进行总结,并结合南宁市九洲国际工程实践,详细介绍了钢管混凝土柱-RC环梁节点的施工关键技术。实践证明,该施工工艺流程有效可行,且具有良好的社会与经济效益。

钢管混凝土柱-钢筋混凝土箱梁节点性能研究

研究目的:为研究大型钢管混凝土柱-钢筋混凝土箱梁节点性能,分别采用理论和数值的方法对节点受剪承载力进行分析。通过探讨该大型节点的受剪机理,揭示其受剪承载力主要由钢筋混凝土外环梁抗剪贡献、考虑钢管约束的内部混凝土的抗剪贡献和钢管抗剪贡献三部分组成。利用有限元OpenSees对该节点进行模拟分析,同时对钢管厚度和混凝土强度等因素进行参数化分析。研究结论:(1)通过有限元OpenSees对节点进行数值模拟,分析结果与理论公式计算结果吻合较好,进而验证有限元模拟的正确性;(2)通过对影响节点受剪承载力的钢管厚度和混凝土强度等因素进行参数化分析,建议在不提高用钢量的情况下,混凝土强度最高取为C60,同时在不改变混凝土强度条件下,钢管厚度不宜超过45 mm;(3)本研究成果可为高铁站房等桥建合一结构的节点构造设计提供借鉴和参考。

下承台式钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点试验研究及非线性有限元分析

针对深圳福田区大型地下车站底层主体结构的工程建设提出一种新型的下承台式钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点构造形式。首先根据相似性原理,对其进行了正常使用工况和极限工况下的单调加载试验和破坏试验;分析该节点形式的变形、应变、裂缝的开展,破坏形态以及最终承载力能否满足设计要求;然后在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,利用大型有限元分析软件ANSYS对此试件进行非线性数值模拟,试验结果与有限元结果吻合较好。研究表明:该节点传力路线明确,受力性能良好;承台的存在增强了节点的整体性,改善了节点的受力性能;此新型节点能满足正常使用工况下的承载力设计要求,根据分析结果改进后的新型节点已经用于实际工程实践。

方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能

为研究方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的抗震性能,利用有限元分析软件ABAQUS建立了该节点的有限元模型。通过对已有试验中的圆钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点抗震性能的模拟分析,验证了有限元计算结果的正确性,进而对方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的受力性能进行了数值模拟分析,研究了该节点在低周循环荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及节点延性;同时考察了柱内型钢含钢率、柱轴压比和环梁配筋率对节点抗震性能的影响。结果表明:方钢管约束型钢混凝土柱-RC环梁节点的滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能;在节点核心区设置环梁后,节点试件的最终破坏模式为梁端形成塑性铰破坏,环梁对节点核心区保护作用明显,满足"强柱弱梁"及"强节点、弱构件"的抗震设计原则;随着柱内型钢含钢率及环梁配筋率的降低,节点试件的最大荷载、延性系数和抗震性能均有所降低,且强度退化加快;轴压比对节点抗震性能影响较大,当轴压比从0.31增加至0.63时,节点试件的延性系数从4.14降低至2.12,最大荷载降幅高达15.16%。

方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点抗剪性能

为研究方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点抗剪性能,以钢管混凝土柱节点试验尺寸为参照,建立方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点在往复荷载作用下的精细有限元分析模型。该模型考虑材料非线性、混凝土材料在循环荷载下的损伤退化、钢和混凝土之间的相互作用等因素的影响。通过与试验结果进行对比分析,验证该有限元模型具有较好的精度和可靠性。此后研究柱宽厚比、核心混凝土强度、轴压比和节点核心区高宽比等因素对节点的影响,提出一种方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点的核心区剪力-剪切变形恢复力模型。研究结果表明,该模型具有实用性,可为工程设计提供实际依据。

钢筋混凝土环梁包钢管柱节点的施工技术研究

钢管柱与混凝土梁连接节点结构复杂、施工困难,是一个十分棘手的难题。针对该问题,以南昌西客站工程为例,提出了"强节点,弱构件"的抗震概念设计,在降低工程造价、提前工期的前提下,使用钢管柱混凝土框架结构体系,取得了良好的施工效果。

内加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点的力学性能分析

为分析内加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁(IATCFSST-SCB)中柱节点的力学性能并探讨其抗震性能,对其在低周往复荷载作用下的受力过程进行有限元模拟分析。模拟前,采用前人内加强环式方钢管混凝土柱-实腹钢梁(IATCFSST-SB)中柱节点试验数据验证了模拟方法的可行性。根据模拟结果,分析了IATCFSST-SCB中柱节点中核心混凝土、钢管、钢蜂窝梁和内加强环的受力特征,对比了其与IATCFSST-SB中柱节点的抗震性能差别。结果表明:IATCFSST-SCB中柱节点的最大应力主要发生在混凝土的中心区域、钢管的中心区域、钢管与钢蜂窝梁连接的上下翼缘处、钢蜂窝梁的开孔外围处、钢蜂窝梁与环板的连接处;IATCFSST-SCB中柱节点的最大承载力可以达到IATCFSST-SB中柱节点承载力的90%,且蜂窝梁能更早地进入塑性阶段,形成“强柱弱梁”的屈服机制;IATCFSST-SCB中柱节点具有良好抗震性能。

方钢管混凝土柱外置式环梁节点的联结面抗剪研究

根据方钢管混凝土柱外置式环梁节点的受力特点 ,设计了联结面试件 ,进行了八个联结面试件的抗剪试验 ,变化参数为混凝土强度、加载剪跨比、肋钢筋的布置方式及肋钢筋的直径 .分析了试验现象及试件中钢筋应变发展规律 .试验结果表明 ,这种联结面传力方式可用于工程实践 .并提出了面向工程的联结面设计方法 .

钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点抗震性能试验

为满足建筑造型中设置钢管混凝土斜柱的要求,在结构中形成了钢管混凝土斜柱与环梁相交的抗剪环-环梁节点。检验这种斜柱抗剪环-环梁节点的抗震性能,进行了2个2/3缩尺比例的钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁梁柱组合体的低周反复加载试验。试验结果表明,通过对环梁的合理配筋构造,即使试件最终破坏发生在环梁内,仍能够使组合体具有足够的变形能力和耗能能力;由于钢管混凝土斜柱与环梁节点承载能力相对独立,即使环梁最终发生破坏,对钢管混凝土斜柱的纵向承载力也不致造成较大影响。

钢管柱-混凝土梁连接环梁-环形牛腿串联组合节点施工技术

以霞光里5,6号商业金融项目为例,介绍了环梁-环形牛腿串联组合节点的施工方法和关键技术,该节点可用于钢管混凝土柱在节点区内与多个不同类型、不同标高的混凝土梁、墙构件连接。同时还探讨了节点结构设计对其深化设计和施工方法选择的影响。

方钢管混凝土柱与钢梁连接的拉伸试验研究

本文通过对带内隔板的十字形连接节点的拉伸试验，研究了方钢管混凝土柱与钢梁连接的结构性能。借助于在柱翼缘、梁翼缘和内隔板上的应变测量，分析了连接区域的应力传递机制。基于屈服线理论，并考虑连接区域的应变性能，提出了方钢管混凝土柱与钢梁连接的承载力方程。

钢筋混凝土梁-方钢管混凝土柱环梁节点静力试验研究及设计方法

设计了11个RC梁-方钢管混凝土柱节点试件,考虑了节点形式、环梁截面尺寸、环梁纵筋和配箍率、抗剪环直径和数量及节点是否带楼板等因素,对其进行单调静力试验,研究梁柱节点受力性能及不同设计参数对其承载力的影响,分析试验现象及试件中钢筋应变发展规律。试验结果表明:环梁纵筋及箍筋的配筋率对RC梁-方钢管混凝土柱环梁节点的承载力具有显著的影响,可以通过调整环梁纵筋及配箍率使框架梁先于环梁破坏,达到强节点的目的;采用抗剪环筋传递剪力,能够可靠传力。在试验结果的基础上,以环梁破坏面的力平衡条件,推导了环梁节点承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。

钢管混凝土环梁节点的研究现状

介绍了钢管混凝土环梁节点的基本原理与特征,归纳了其承载力计算与力学特性,探讨了设计时的刚度选择及考虑环梁节点与钢管柱之间摩擦力问题,得出了该节点形式安全可靠、经济实用的结论,以推广该节点形式的应用。

钢管混凝土柱新型节点受力性能试验研究

钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点受力性能是影响钢管混凝土柱结构应用最关键的问题，本文针对某电信枢纽中心的工程实践，提出了穿心牛腿＋环梁的新型节点构造形式，并依据相似原理进行了静载及反复荷载下节点模型试验研究．试验研究表明，该节点传力路线明确、合理，受力性能较好。根据试验结果改进的新型节点已用于工程实践．

钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁外加强环节点抗震性能试验研究

针对实际工程设计中的钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁外加强环节点,对其进行抗震性能试验研究。以3个不同外加强环形式的平面中节点的低周反复荷载试验为基础,结合有限元分析,对节点的承载力、刚度、延性、耗能能力、变形性能以及外加强环的应变分布规律进行分析。研究结果表明:不同外加强环形式的试件在梁端往复荷载作用下的破坏过程和破坏模式基本一致,试件的整体滞回性能和承载力、刚度退化规律也很相近,外加强环应变分布规律基本相同,均具有良好的承载力、延性及耗能能力。基于研究结果,对采用外加强环的钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点的构造措施提出了建议。

钢筋混凝土梁-钢管混凝土组合柱节点抗震性能试验

介绍了3个钢筋混凝土梁-钢管混凝土组合柱节点试件在梁端竖向往复荷载作用下的试验研究,其中一个为梁弯曲破坏的"强核芯区弱梁"试件,两个为核芯区剪切破坏的"强梁弱核芯区"试件。试验结果表明,三个试件都有大的变形能力,但峰值荷载时弱核芯区试件的核芯区剪切变形占节点总变形的50%以上,而强核芯区试件的这一比例很小;弱核芯区试件核芯区的箍筋和钢管屈服,而强核芯区试件核芯区的箍筋和钢管未屈服;弱核芯区试件的耗能能力小于强核芯区试件的;对于核芯区破坏的试件,减小核芯区的箍筋间距,可以增大节点的耗能能力和减小核芯区的剪切变形。

节点区柱钢管非连续式钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点受力性能研究

提出了一种节点区柱钢管非连续的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点形式,通过5个试件的低周反复荷载试验,研究其受力性能。试验结果表明,随着相对配筋系数(节点体积配筋率与梁配筋率的比值)和节点截面面积增大系数(节点区横截面面积与柱截面面积的比值)的减小,破坏区域由框架梁根部向节点区转移,出现了3种不同的破坏形态。梁端受弯破坏的试件,其滞回曲线较为饱满,捏缩现象较轻,试件破坏时节点剪切变形较小;节点区剪切破坏的试件,其滞回曲线捏缩现象较为严重,节点剪应力在达到峰值之后迅速下降,延性较差;兼梁端受弯及节点区破坏形态的试件,其受力性能介于上述两者之间。研究表明,通过合理设计,该钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点在低周反复荷载作用下的受力性能良好,可应用于工程实践。

浅析高层建筑中钢管混凝土柱的应用优势

通过对比钢管混凝土柱(环梁节点形式)和普通钢筋混凝土柱的结构特点和造价指标,以及两种构件的综合经济效益,分析钢管混凝土柱在高层建筑结构中的应用优势。

方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点地震损伤模型研究

为研究方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点在地震荷载作用下的损伤破坏机理,对比分析现有双参数地震损伤模型,根据方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点的破坏特征,选取最大非弹性变形和累积滞回耗能建立能反映结构性能退化和累积损伤的地震损伤模型,对节点失效破坏进行定量评估。该模型在如下所研究参数范围内可较好地反映方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点在极限状态下的地震损伤情况:f_y:393~526 N/mm^2,f_(cu):53.4~73.4 N/mm^2,t:6~12mm,ξ_p:1.5~3.4,h_(slab):0~120 mm,n:0~0.8,h/B:0.7~2.0。结果表明,该模型具有实用性,可为工程设计提供实际依据。