一种装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型

本发明涉及建筑工程的，具体是一种装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型。

背景技术：

1、我国建筑施工主要以现场施工为主，这种传统的生产方式工业化程度不高、设计建造比较粗放、建筑产品质量不稳定、建设效率低、劳动力需求量大、材料损耗和建筑垃圾量大、资源和能源消耗较大，不能满足节能环保的可持续发展建设要求。随着我国“建筑工业化、住宅产业化”进程的加快，住宅工业产业化的趋势日渐明显，建筑生产方式正在进行着一场革命，即逐渐扩大新型装配式建筑的建设，新型装配式钢筋混凝土结构的应用重新成为当前研究热点之一。而柱脚节点作为连接上部主体结构和下部基础之间的关键部位，柱脚的力学性能直接影响着整体框架的力学性能，对柱脚的抗震性能进行准确定义尤为重要。

2、在设计过程中，准确的模拟此类型装配式钢管混凝土柱脚的加卸载性能和卸载后出现“空转”的现象，合理且高效的评估钢管混凝土柱脚的抗震性能，能进一步对此类装配式节点构成的框架进行非线性时程分析提供基础与依据。因此，需要设计一种装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型，本抗震性能分析模型能准确的模拟装配式钢管混凝土柱脚的加卸载性能和卸载后出现“空转”的现象，合理且高效的评估钢管混凝土柱脚的抗震性能。

2、为了实现本发明的目的，所采取的技术方案如下。

3、一种装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型，其包括以下步骤：

4、步骤一：将钢管混凝土柱脚节点分解为纤维梁单元部分、宏观单元部分和连接部分三个区域；纤维梁部分包括钢管混凝土柱与加筋肋底板，宏观单元部分包括地面锚固螺栓，抗剪键以及受压混凝土基础；连接部分包括描述柱与底板偏置距离的刚性连接以及基础与地面的固定连接。

5、步骤二：用宏观弹簧单元对各连接构件建模。

6、步骤三：赋予柱脚连接节点域中锚栓的模型。

7、步骤四：赋予柱脚连接节点域中抗剪键的模型。

8、步骤五：赋予柱脚连接节点域受压侧混凝土基础的模型。

9、进一步优选的：用宏观弹簧单元对各连接构件建模包括仅受压基础混凝土单元、锚栓受拉单元以及侧向抗剪单元。上述单元均为零长度弹簧单元，即单元的两个节点位于相同位置。

10、进一步优选的：赋予柱脚连接节点域中锚栓的模型为在柱脚连接节点域，锚栓作为将底板与混凝土基础相连的组件，模拟往复荷载作用下的锚栓的力－位移曲线关系，其中骨架曲线各点的定义数值根锚栓的拉伸试验得出。

11、进一步优选的：赋予柱脚连接节点域中抗剪键的模型为通过零长度弹簧单元对抗剪键进行定义，模拟往复荷载作用下的剪力件的力－位移曲线关系，其中骨架曲线各点的定义数值根据剪力件推出试验得出。

12、进一步优选的：赋予柱脚连接节点域受压侧混凝土基础的模型为受压侧混凝土基础的弹簧模型，仅受压的单轴材料模拟，为了表征弹簧模拟混凝土在压缩中的响应，只需要两个参数，即刚度kc和强度fc；根据欧州规范3得出受压侧混凝土抗压强度以及抗压刚度；此模型在底板屈服后，只有当螺杆弹簧恢复到零位移时，弹簧模拟混凝土才能发生压缩激活。

13、本抗震性能分析模型能准确的模拟装配式钢管混凝土柱脚的加卸载性能和卸载后出现“空转”的现象，合理且高效的评估钢管混凝土柱脚的抗震性能。相比以往研究的高效分析模型，是通过柱底部设置一个非线性转角弹簧模拟柱脚节点的转动（抗弯）能力，这需要事先已知节点的滞回曲线模型（具体的抗力转角曲线），如包含不同配置的节点，在不同参数条件下需要反复计算，并赋予转角弹簧不同的力学本构曲线，如不同轴力下，柱脚的力学性能与破坏形式会发生变化。本文所提出的高效分析模型可以直接预测出试件在不同参数条件下的力学性能与破坏形式，不受节点形式以及荷载条件的制约。

技术特征：

1.一种装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型，其特征在于：用宏观弹簧单元对各连接构件建模包括仅受压基础混凝土单元、锚栓受拉单元以及侧向抗剪单元。

3.根据权利要求1所述的装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型，其特征在于：赋予柱脚连接节点域中锚栓的模型为在柱脚连接节点域，锚栓作为将底板与混凝土基础相连的组件，模拟往复荷载作用下的锚栓的力－位移曲线关系，其中骨架曲线各点的定义数值根锚栓的拉伸试验得出。

4.根据权利要求1所述的装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型，其特征在于：赋予柱脚连接节点域中抗剪键的模型为通过零长度弹簧单元对抗剪键进行定义，模拟往复荷载作用下的剪力件的力－位移曲线关系，其中骨架曲线各点的定义数值根据剪力件推出试验得出。

5.根据权利要求1所述的装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型，其特征在于：赋予柱脚连接节点域受压侧混凝土基础的模型为受压侧混凝土基础的弹簧模型，仅受压的单轴材料模拟，为了表征弹簧模拟混凝土在压缩中的响应，只需要两个参数，即刚度kc和强度fc；根据欧州规范3得出受压侧混凝土抗压强度以及抗压刚度；在底板屈服后，只有当螺杆弹簧恢复到零位移时，弹簧模拟混凝土才能发生压缩激活。

技术总结
一种装配式钢管混凝土柱脚节点抗震性能分析模型，其包括以下步骤：步骤一：将钢管混凝土柱脚节点分解为纤维梁单元部分、宏观单元部分和连接部分；纤维梁部分包括钢管混凝土柱与加筋肋底板，宏观单元部分包括地面锚固螺栓，抗剪键以及受压混凝土基础；连接部分包括描述柱与底板偏置距离的刚性连接以及基础与地面的固定连接。步骤二：用宏观弹簧单元对各连接构件建模。步骤三：赋予柱脚连接节点域中锚栓的模型。步骤四：赋予柱脚连接节点域中抗剪键的模型。步骤五：赋予柱脚连接节点域受压侧混凝土基础的模型。本分析模型能准确的模拟装配式钢管混凝土柱脚的加卸载性能和卸载后出现“空转”的现象，合理且高效的评估钢管混凝土柱脚的抗震性能。

技术研发人员：康黎静,刘斌,刘艳芝,徐长春
受保护的技术使用者：广西民族大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16