广州大学土木工程学院 广东广州 510006
摘 要：设计了4个钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点，对其在不同参数影响下的抗震性能进行了有限元模拟分析。结果表明，外套管式高强螺栓加端板连接节点的滞回耗能能力优于加角钢连接节点；随着轴压比的增大，节点的抗震性能和极限承载力降低。钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点的抗震性能优越，可在频发、强地震区推广应用。
关键词：钢管约束型钢再生混凝土柱；节点；抗震性能；不同参数
引言
目前，关于钢管再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能的研究取得了一定的成果[1-2],，结果表明，钢管再生混凝土柱-钢梁节点具有良好的抗震性能。文献[3]对钢管型钢再生混凝土的抗震性能进行了研究，提出在核心再生混凝土中内置型钢，既提高核心再生混凝土的极限水平承载力，又使核心再生混凝土能够对型钢起到保护作用，不易发生屈曲破坏。在实际工程应用中，全焊接带加强环刚性连接型节点，现场施工时有局限性，影响建筑上的处理。根据节点脆性破坏机理，节点处的焊缝因全刚性焊接连接时因为焊接质量产生应力集中现象而变脆，强震作用下会发生脆性破坏，对结构造成重大的损害。
基于上述问题，以高强螺栓的外套管加端板（角钢）连接节点具有较高的抗弯承载能力及更高的抗震性能，钢梁通过端板（角钢）与柱用高强螺栓进行连接，外套管对钢管柱壁约束作用，防止被单边螺栓拉鼓曲变形，提高对节点域核心再生混凝变形土的约束能力，同时焊接部分不需要现场施焊，提高了焊接质量等优点，笔者以此对外套管式高强螺栓加端板焊接连接及外套管式高强螺栓加角钢连接在不同连接形式下进行了有限元分析，改变轴压比参数，探究其对节点抗震性能的影响，为钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点在实际工程应用提供理论支撑。
1 试件设计
柱截面为方钢管截面形式，钢管边长为320mm，高度1.8m，方形钢管内填充的混凝土采用C40的再生混凝土，钢管厚度为8mm，钢梁截面尺寸为200×180×6×9（mm），内置型钢截面尺寸为200×150×8（mm），外套管和端板厚度均为12mm，采用M10.9高强螺栓，试件编号及其他基本参数见表1。
2 材料本构关系
采用有限元软件ABAQUS模拟分析钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点在低周循环加载下的抗震性能，荷载由位移加载的方式控制，整个计算过程考虑了结构材料的非线性。钢材的应力-应变关系采用较多的是双折线随动强化模型，再生混凝土受拉本构关系采取文献[4]用的本构关系，受压本构关系采取文献[5]用的本构关系。
3.参数影响分析
3.1不同连接形式的影响
JD1和JD2滞回曲线如图3所示，发现两类节点的滞回曲线均呈现饱满的弓形，其中JD1滞回环面积和承载力较大，JD1比JD2的滞回曲线更饱满，滞回耗能能力更好。JD1的弹性刚度较大，极限抗侧承载力较高，这是由于钢梁在与端板焊接后，能够保证连接的刚度，而端板螺栓连接又能有足够的变形。
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（a）JD1 （b）JD2
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（a）JD3 （b）JD4
图4 JD3、JD4 P-△滞回曲线
4.结论
钢管约束型钢再生混凝土柱与钢梁连接节点的滞回曲线都较为饱满，具有良好的滞回性能，但外套管式高强螺栓加端板连接型节点的滞回耗能能力优于外套管式高强螺栓加角钢连接型节点。轴压比对节点的抗震性能影响较大，随着轴压比的增大，节点的极限承载力有明显下降的趋势，在塑性阶段，刚度退化较快。钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁连接节点的抗震性能优越，可在频发、强地震区推广应用。
参考文献
[1]张阳阳,唐榕,朱凯.钢管再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能非线性有限元分析[J].长江大学学报(自科版),2016,13(34):10-14+45+3.
[2]庞训鹏,李凯.矩形钢管再生混凝土柱－工字形钢梁框架边节点的抗震性能试验[J].长江大学学报 （自 科版）,2016,13(13):57-61．
[3]毛捷.钢管型钢再生混凝土框架—混凝土核心筒结构抗震性能研究[D].广州大学,2017.
[4]苏益声,杨燊,孟二从,等.带加强环的方钢管再生混凝土柱－钢梁节点抗震性能研究[J].中国科技论文,2016,11(13):1496-1503.
[5]张向冈.钢管再生混凝土构件及其框架的抗震性能研究[D].南宁:广西大学,2014.
[6]曾文祥.方钢管再生混凝土柱—钢梁节点抗震性能研究[D].南宁:广西大学,2015.
论文作者:袁华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/12
标签：节点论文; 钢梁论文; 混凝土论文; 钢管论文; 型钢论文; 性能论文; 螺栓论文; 《防护工程》2018年第24期论文;