[發(fā)明專利]低多層裝配式混凝土梁柱半剛性連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法

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• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN112417552A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯萬卿;黃延崢;李正英;李正良;劉紅軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國建筑第七工程局有限公司;重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 重慶信航知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50218
• 代理人: 吳彬

1.低多層裝配式混凝土梁柱半剛性連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)建立梁柱半剛性節(jié)點(diǎn)模型，所述梁柱半剛性節(jié)點(diǎn)模型包括柱、梁、高強(qiáng)螺栓、墊板和型鋼構(gòu)件，所述型鋼構(gòu)件包括端板、垂直于端板的水平受拉鋼板、垂直于端板和水平受拉鋼板的上加勁肋板、垂直于端板的水平受壓鋼板及垂直于端板和水平受壓鋼板的下加勁肋板，所述端板靠在梁的端面上，水平受拉鋼板和水平受壓鋼板預(yù)埋在梁的端部內(nèi)，且梁內(nèi)的鋼筋的端部分別彎錨在水平受拉鋼板和水平受壓鋼板上；所述端板靠在柱的一側(cè)，所述墊板設(shè)置在柱的另一側(cè)，所述高強(qiáng)螺栓預(yù)埋在柱中，且高強(qiáng)螺栓的兩端分別與墊板和端板連接；

2)分析梁柱半剛性節(jié)點(diǎn)連接的失效形式，確定節(jié)點(diǎn)連接的抗彎承載力，其包括步驟：

a)由隔離體的力平衡條件得到：

C_b＝T_p-C_p (1)

其中：T_p為端板抗拉承載力，T_p距梁的中和軸的距離為d₁；C_P為端板受壓部分的作用力，C_P距梁的中和軸的距離為d₂；C_b為梁柱接觸面壓力合力，C_b距梁的中和軸的距離為d₃；

b)求取端板受拉彎矩端板受拉彎矩即為端板橫截面的塑性彎矩M_pp，即：

c)對梁端截面中和軸取距，得到型鋼構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)彎矩為：

其中，為端板受壓的彎矩，端板受壓的彎矩很小，忽略不計(jì)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)變形較大時(shí)，端板與柱子表面接觸面積較小，接觸高度有限，d₂和d₃均較小，且有可能完全不接觸，因此式(3)中的C_pd₂項(xiàng)和C_bd₃項(xiàng)忽略不計(jì)；由此將式(3)簡化為如下：

其中，d₁為水平受拉鋼板厚度中心至下部高強(qiáng)螺栓中心的距離；

d)分析節(jié)點(diǎn)連接失效模式：

失效模式一為端板受彎屈服形成塑性機(jī)構(gòu)，失效模式二為螺栓失效同時(shí)端板屈服，失效模式三為只有螺栓失效；

式(5)中，B_n為單個(gè)螺栓的極限抗拉承載力，m為高強(qiáng)螺栓中心線到水平受拉鋼板的距離，n為端板上側(cè)橫邊到高強(qiáng)螺栓中心線的距離；M_pp為端板橫截面的塑性彎矩，其中t_ep為端板厚度，f_yp為端板鋼材屈服強(qiáng)度，l_eff為最小塑性鉸線有效長度；

l_eff＝min(l₁，l₂，l₃，l₄，l₅)，

其中：l₁＝2πm_1,eff，l₂＝πm_1,eff+2n，l₃＝αm_1,eff-2m_1,eff-0.625n₁+n，l₄＝2m_1,eff+0.625n₁+n，l₅＝4m_1,eff+1.25n₁；其中m_1,eff為高強(qiáng)螺栓中心線到上加勁肋板的有效距離，m_1,eff＝m₁-r，m₁為高強(qiáng)螺栓中心線到上加勁肋板的距離，r為上加勁肋板與端板連接部的圓角半徑；n₁為端板的豎向側(cè)邊到高強(qiáng)螺栓中心線的距離；其中，α為計(jì)算塑性鉸線有效長度的參數(shù)；

e)確定梁柱半剛性節(jié)點(diǎn)連接的抗彎承載力：

節(jié)點(diǎn)端板的抗拉承載力T_p取最小值：

T_p＝min(F₁、F₂、F₃) (6)

將式(6)計(jì)算所得的端板抗拉承載力T_p帶入式(4)，得到端板屈服形成塑性鉸時(shí)，節(jié)點(diǎn)連接的抗彎承載力

3)確定梁端混凝土截面的抗彎承載力：

計(jì)算梁端正截面抗彎承載力，則根據(jù)力平衡方程得混凝土受壓區(qū)高度x：

其中T_r為受拉區(qū)鋼筋拉力，C_r為受壓區(qū)鋼筋壓力、C_c為梁內(nèi)截面混凝土壓力，f_y為鋼筋受拉屈服強(qiáng)度；A_s為受拉鋼筋截面面積；f′_y為鋼筋受壓屈服強(qiáng)度；A′_s為受壓鋼筋截面面積；α₁為等效矩形應(yīng)力圖系數(shù)；f_c為混凝土受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；b為梁寬；

由于梁柱半剛性節(jié)點(diǎn)模型中的混凝土梁采用對稱的雙筋矩形截面，故f_yA_s＝f′_yA′_s，即混凝土受壓區(qū)高度為零，則對受壓鋼筋A(yù)′_s取矩計(jì)算得到梁端截面抗彎承載力設(shè)計(jì)值：

其中h₀是梁的混凝土有效高度，α′_s是受壓區(qū)鋼筋合力作用點(diǎn)至混凝土梁受壓邊緣的距離；

4)確定所建立的梁柱半剛性節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力M_Rd，即：

式中，——梁截面抗彎承載力；

——節(jié)點(diǎn)連接的抗彎承載力。