钢管混凝土梁柱长圆孔高强螺栓节点抗震性能有限元分析.pdf

性
2012年第33卷第6期
doi:10.3963/j.issn-1674-6066.2012.06.005
钢管混凝士梁柱长圆孔高强螺栓节点
抗震性能有限元分析
王金平,雷崇
(中铁第四勘察设计院集团有限公司城地院,武汉430063)
摘要:国内某高铁火车站地下地铁站结构,采用铜管混炭土柱和醬钢筋混凝土梁结构形式。节点拟用传统
的焊接节点和长孔变型性高張螺栓节点两种方。文章通过有限元软件对这两种节点方案在地震作用下的延性
変形能力、浠回性能、耗能能力、性转角等进行分析与对比。有限元分析结果表明,嫄栓节点拥有较好的延性性能和
抗性能。
关績词:高强螺栓;传焊接;长圆孔;抗震性能
Finite Element Analysis of Seismic Performance on High Strength Bol
Connections with Slotted Holes Between Concrete-filled Steel Tubular
Column and Reinforced Concrete Beam
WANG Jin-ping, LEI Ch
China Railway Siyuan Survey and Design Group, Wuhan 430063, China)
Abstract A domestic high iron railway station underground subway station structure adopts concrete filled steel
tube column and common reinforced concrete beam structure form Node have two schemes the traditional welded
j nt and gh st h bolt connections with sttd holes, The ductile d fomation ai, hy retic property, energy
dissipation, plastic rotation capacity of these two kinds of node scheme under the effects of earthquake forces are ana-
lyzed and compared base on the finite element analysis. Finite element analysis results show that the bolt node ha
good ductility performance and seismic performance.
Key words: high strength bolt; the traditional welded joint; slotted hole; seismic behavior
钢管混凝土柱在工民建房屋和高层中应用较多,在地铁结构设计中也有先例。钢管混凝土柱相对普通
钢筋混凝土柱,具有承载力高、截面面积小、延性好、施工方便(可以取消柱模板)、造价较经济等优点,缺点是
节点施工较钢筋混凝土节点施工复杂。国内某高铁火车站地下地铁站结构,采用钢管混凝土柱和普遍钢筋
混凝土梁结构形式。节点拟采用传统的焊接节点和长圆孔变型性高强螺栓节点两种方案。焊接节点即梁内
钢筋与钢管混凝土柱外伸的节点板焊接。所谓长圆孔变型性高强螺栓节点即在加载受力过程中,连接节
点的高强螺栓在长圆孔内滑动,由摩擦型变成承压型的螺栓节点?。该文即通过有限元软件对这两种节点
方案在地震作用下的承载力、延性変形能力、耗能能力、滞回性能进行分析与对比。验证了在延性节点设计
过程中,可以通过引人长圆形螺栓孔以提高节点的抗震性能,增加节点延性变形能力。目前,国家在高速铁
路和地铁建设方面投入巨大,若长圆孔变型性高强缧栓节点能得到广泛工程应用,将会对工程抗震及抗连续
倒塌性能的提髙起到很好的作用
1方案概况
根据节点梁柱截面及配筋情况,对此梁柱节点进行了设计,经过分析比较后,最终确定两种钢管混凝土
柱钢筋混凝土粱连接节点作为试验研究和理论分析的对象,分别为设置了抗剪环的钢筋焊接节点(方案一)
收目期:2012-07-20.
作者简介:王金平(1982),工程师.Emai:pfengye2o09@163.com
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建材世男果
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和采用长圆形螺栓孔的高强螺栓过渡板连接节点(方案二)。
1)方案一设置了抗剪环的钢筋焊接节点
方案一采用的是在钢管混凝土柱上,对应于钢筋混凝土梁纵向受拉钢筋的位置焊接连接板,并将钢筋混
凝土梁纵向受拉钢筋通过两侧角焊缝与连接板进行焊接,以此来实现梁-柱弯矩的传递,钢筋混凝土梁侧面
钢筋在柱侧面采用双面角焊缝进行焊接,两侧梁的侧面钢筋可以直接拉通。此外,在钢筋混凝土梁内部下
侧,设置钢结构抗剪环,作为内牛腿来将钢筋混凝土梁的剪力传递为柱轴力。在钢管柱内部连接板位置可以
设置环向加劲板,以防止在梁弯矩作用下的局部屈曲。考虑到横纵梁相互交又部位存在无钢筋配置的素混
凝土区域,在此区域中配置C形钢筋,上下钢筋弯起段与上下过渡板角焊缝焊接,并用钢筋焊接与钢管固
定。在钢管柱表面,也设置构造栓钉,增强节点抗剪能力,并适当增强节点区混凝土的抗裂性能。形式见
图1。
20抗环
中200X55S
与管湿癡土桂双面角焊缝辉接
18,梁纵向叙与连捧板风面角缝
环向加劲
120mn长?20栓钉
水平竖向各(0150
多5连接与纵向钢煋
20如28
梁主筋与过菠板悍接连接方案
上3连接与纵向接过板
接辉
纵向与连板双面角样
05の(形包射跟向与技双画角坪
120 mmk
中2000X
利用匐定件美
M92000x55
厂
=3接过枢
35连过
图1节点方案
2)方案二长圆形螺栓孔的高强螺栓-过渡板连接节点
方案二采用的是在钢管混凝土柱上,对应于钢筋混凝土梁纵向受拉钢筋的位置焊接过渡板,同时将钢筋
混凝土梁纵向受拉钢筋通过两侧角焊缝焊接在连接板上,过渡板与连接板采用长圆形螺栓孔的高强度螺栓
连接,并对高强度螺栓施加预拉力,使得摩擦型高强螺栓的抗剪承载力略大于抵抗梁弯矩所需的纵向钢筋拉
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