現行的鋼管混凝土柱節點形式多樣，各具特點。本研究采用一種重載柱設計的新模式，在鋼管混凝土柱中埋設型鋼，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點的工作性能和受力性能，在此，采用ANSYS軟件對其結構進行有限元分析，最后與試驗結果進行對比修正。
      重載柱為鋼骨—鋼管混凝土組合柱，梁為工字鋼梁，節點類型為加強環節點。鋼管直徑Ｄ為165ｍｍ，柱的高度Ｌ為1300ｍｍ，管壁厚度ｔ為4.5ｍｍ。管內混凝土強度等級為Ｃ60，內埋鋼骨為2根Ｉ12組成的十字型鋼，工字鋼梁為Ｉ16。
      在ANSYS中建立節點的有限元模型，具體尺寸與模型試驗中的相同。模型模擬試驗中所采用的節點構造，描述由鋼骨—鋼管混凝土組合柱、加強環、肋板和鋼梁組成的組合結構，模擬其約束及加載過程，整體考察新型組合柱節點的受力性能，最后還要試驗結果進行對比。
      加載過程：先在柱上施加豎向軸力Ｎ=1800ｋＮ，通過面壓力的形式施加，其值為84.18ＭＰａ，然后，打開預應力開關，使其在梁端加載的過程中一直在，且大小不變，最后，在梁端通過位移控制施加低周反復荷載。
      約束情況：試驗中，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轉動，而不能平動。因此，在有限元分析中模擬該約束時，對于下端支座：限制柱端截面上各點的水平位移和豎向位移，釋放其轉角位移，對于上端支座：限制柱端截面上各點的水平位移，釋放其豎向位移和轉角位移。
      在梁端加低周反復荷載，其加載順序(均通過梁端位移控制加載，方向指定豎直向上為正)。
      整個過程的計算量較大，需耗費較長時間。構件最后破壞時，節點區的鋼管壁產生了嚴重的扭曲變形，使模型的實體單元遭到嚴重破壞，導致計算終止。其節點的變形情況如圖所示，與試驗所得結果相似，鋼管與加強環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，節點區鋼管壁、下加強環與鋼梁下翼緣交界處各向的應力均較集中，試驗中試件的破壞正是在此處，試驗最后，此處的加強環和鋼管壁均被撕裂。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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