附录E 】 钢管?混凝土斜交网格筒节!点设计方法
】
E.【0.:。1 ?基于约束混凝土的概!念根据有限元分【析及试验结果提出节!。点的简化设计方法】与试验结果对—比简化设计方法【的计算结果偏—于安全
【
该节】点在:构造上?和受力?上均较合《理构造方《面通过设置椭圆连接!板和外加强环—把相贯钢管》连成一个整体具有】必要的刚度》和承载力并方便【管内混凝土浇注;】。受力方面在弹性【阶段椭圆连接—板基:本以:承受竖向荷》。载为主钢管相贯【。。最小断面处混凝【土面积削弱最大而此!处连接板面积最【大刚:好互为补《充
?。
【 在弹?塑性阶段《连接板中部以承【受竖向荷载为主【横向应力较小连【接板端部的应—。力分布?则刚好与中部相反以!。承受:横向:拉力为?主整个连《接板的von—。 Mises应【力,基本均匀《说明连接板》强度被?充分:利用十分经》济合理另外在钢管相!贯最小断面处通过】设,置外加强环》提高钢管《的套箍效应其效【果,也是明显《的
:
》E,.,0.2? , 对:。照计算简图E.0.!1-:2该计算式推导过】程如下
》。
》 1 作用】于破坏面上的轴【力N:*
?
—
》
?
!
《
?。 当N1=N2】=N时
】
! 2 》钢,管混凝土短柱—轴心受压的承—载力
】N0=fcA—c(1+2θ) ! (【6,)
?
:
! 式《。中N0钢《管混:凝土轴心《受压短柱的承载【力设计值《;
《。
《 :。。 》。 θ?。套箍指标;
】。
《 ? ? f《c混凝土轴心抗压】强度;
—
,
【 《 Ac核心》。混凝土截面》面积;
!。
—
,
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《
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】
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! , l0计算】长度;
》
— : 》 rc核心混—凝土的半径;—
?
:
【 eo—柱,较大弯矩端的—轴向压力对构—件形心的偏心—矩e:。。o=M/N;节点设!计中取钢管混凝土短!柱轴心受压的承载】力N0?=fcAc(1+2!θ)计?算结果偏《于安全
【
3 】 按节点与构件等】强的原则进行设计
!
【
,
! 《在节点?处取f*c=βfc!。近似A*c》=Ac
《
】
由式!(4)(《1,4)(15)—令N1?。=N2=N
!
—
【
》
》 4 ? 按钢?管混凝土《柱承受的最大作用力!的k倍?进行设计《
》
:
【 求得θ*后【可由得到A*s【
】 5 《 经试验研》究弹塑性有限—元分析结果与—试件静载试验结【果比较?吻合且偏于安—全表明其力》学模型及分析参【数的选取基》本,合理
! 模《型研究结果表—明采取适当加—大节点区钢管—壁厚或?适当提高节》点,。区的:混凝土?强度等?级等加强措施可【满足强节点》弱构件的《。抗震设计《要求
《
:
节【点,区,的破坏呈约束—混凝土的特征在【试,验和理论分析的【基础上?提出:节点的?。。简化设计计算方法】计算结果与试验和】有,限元分析《的结果相《比偏于安全可—用于实际工程设计】
! 6 算例1广州!西塔:节点试件B3—(钢管混凝土—斜柱交角3》。5,°)
】 , : 钢管?混凝:。土柱钢管φ》299-14Q【。235钢C60混】凝土a=350
】
】 A=0《.07m2Ac=0!。.0:576m2As【=123cm2钢材!实,测屈服强度》fs=27》0MPa混》凝,土实测强度C59.!5fc?k=38.2—MPa
》
?
《 钢管混凝》土柱套箍《。系数
【。
短柱承】载力:N0=0.0576!。×38200×(】。1+:。2,×1.5)=—8800Kn—
【 ?。实测N=7500K!。n
】 节点钢管【直径、?用料同钢《管混凝土柱β—=1由?式(17)
!
?
!按本设计方》法节点钢《管,壁厚需?19.5m》m但实?际试件节点钢管【壁,厚为14《。mm从试验结果看】已可:与构件等强
【。
,
:
《 7 ? 算例2《广州西?塔节点试件》B1:(钢管混凝》土斜柱?交角20《°)
—
钢【管混凝土柱钢管【φ29?9-1?4Q235》钢C:60混凝土a—。=20?0
》
,
A=【0.07m2—Ac:=0.0576m】2As=12—3cm2钢材实测】屈服强度fs=27!。0MPa混凝土【。实测强度C5—9,.,5,fck=38.2M!Pa
《
钢!管混凝?土柱:套箍系数
!
短柱【承载力
】
N0=】0.057》。6×38200【×,(1+2×》1.5)=8—800Kn
—
— 实测N=【7250Kn—
,
【 节点钢管直【径,、用料同钢》管混凝土柱β=1】由式(1《7)
》
?
E【.0.3 —在,两钢管混凝》土柱:相贯:的起点两圆》相切过切点的切【线与椭圆连接—板平行由此处分【。离体的平衡》条件可?得
t】EσE=2tσ
】
【 式中tE为【节点椭圆连接板板厚!σE为椭圆连接【板的横?向拉应力《。;t为钢《管混凝土柱钢管壁】厚σ为钢管》混凝土柱钢管环向拉!应力当?σE:=σ:=fs时《得
《
tE=2t】
《
《 , ,过此切点《椭圆连接板》的横向拉应》力逐渐减少竖向压】应力逐渐增加在节点!中部附近椭圆连接板!板主要起传递轴向压!力减少混凝土压应力!的作用
》