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現(xiàn)行的鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)形式多樣，各具特點(diǎn)。本研究采用一種重載柱設(shè)計(jì)的新模式，在鋼管混凝土柱中埋設(shè)型鋼，即鋼骨—鋼管混凝土組合重載柱。由于是一種新型組合柱，對(duì)其受力性能的研究還處于探索階段，特別是理論分析還有待展開，因此，為了全面了解新型節(jié)點(diǎn)的工作性能和受力性能，在此，采用ANSYS軟件對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，最后與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比修正。
重載柱為鋼骨—鋼管混凝土組合柱，梁為工字鋼梁，節(jié)點(diǎn)類型為加強(qiáng)環(huán)節(jié)點(diǎn)。鋼管直徑Ｄ為165ｍｍ，柱的高度Ｌ為1300ｍｍ，管壁厚度ｔ為4.5ｍｍ。管內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為Ｃ60，內(nèi)埋鋼骨為2根Ｉ12組成的十字型鋼，工字鋼梁為Ｉ16。
在ANSYS中建立節(jié)點(diǎn)的有限元模型，具體尺寸與模型試驗(yàn)中的相同。模型模擬試驗(yàn)中所采用的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，描述由鋼骨—鋼管混凝土組合柱、加強(qiáng)環(huán)、肋板和鋼梁組成的組合結(jié)構(gòu)，模擬其約束及加載過(guò)程，整體考察新型組合柱節(jié)點(diǎn)的受力性能，最后還要試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
加載過(guò)程：先在柱上施加豎向軸力Ｎ=1800ｋＮ，通過(guò)面壓力的形式施加，其值為84.18ＭＰａ，然后，打開預(yù)應(yīng)力開關(guān)，使其在梁端加載的過(guò)程中一直在，且大小不變，最后，在梁端通過(guò)位移控制施加低周反復(fù)荷載。
約束情況：試驗(yàn)中，鋼管柱上下端均加了平板鉸，以模擬鉸支座，即管柱上下端只能在梁與柱形成的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能平動(dòng)。因此，在有限元分析中模擬該約束時(shí)，對(duì)于下端支座：限制柱端截面上各點(diǎn)的水平位移和豎向位移，釋放其轉(zhuǎn)角位移，對(duì)于上端支座：限制柱端截面上各點(diǎn)的水平位移，釋放其豎向位移和轉(zhuǎn)角位移。
在梁端加低周反復(fù)荷載，其加載順序(均通過(guò)梁端位移控制加載，方向指定豎直向上為正)。
整個(gè)過(guò)程的計(jì)算量較大，需耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。構(gòu)件最后破壞時(shí)，節(jié)點(diǎn)區(qū)的鋼管壁產(chǎn)生了嚴(yán)重的扭曲變形，使模型的實(shí)體單元遭到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致計(jì)算終止。其節(jié)點(diǎn)的變形情況如圖所示，與試驗(yàn)所得結(jié)果相似，鋼管與加強(qiáng)環(huán)相連接處的管壁明顯地往外凸，最后，由于交界處的管壁被撕裂而破壞。
從圖中可以看出，節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼管壁、下加強(qiáng)環(huán)與鋼梁下翼緣交界處各向的應(yīng)力均較集中，試驗(yàn)中試件的破壞正是在此處，試驗(yàn)最后，此處的加強(qiáng)環(huán)和鋼管壁均被撕裂。
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