显然,组合梁中的轴力一部分由钢梁与混凝 土核心筒的连接承受,另一部分由混凝土楼板与 混凝土核心筒间的钢筋承受。为了确定组合梁中 凝土墙 钢梁与混凝土核心筒连接节点的受力,定义钢梁 传力系数n为组合梁中钢梁传递轴力Fs与组合梁 中总轴力F的比值 FJF 2有限元分析 图3节点图 图4节点的有限元模型 21基本假设 (如果图比较小,可以考虑两张图并排;如果图半 影响钢梁传力系数的因素较多,为了简化分 栏无法表达,可以通栏排;软件输出图片,将其 析,采取以下假定:1)结构处于弹性阶段:2) 背景设置为白色,并提供软件输出的高清图 不考虑楼板与钢梁之间的滑移。(不分段时,序号 模型界面的介绍:1)钢梁与混凝土板之间为 用1) 完全抗剪连接,不考虑滑移,直接粘结在一起;2 22参数选取 混凝土板与混凝土核心筒之间连接采用 根据组合梁和混凝土核心筒连接节点的受力 Combin39非线性弹簧单元模拟,弹簧单元的力 性能,选取6个可能对钢梁传力系数有影响的参变形曲线可根据锚固钢筋的直径、锚固长度以及 数(图3):锚筋直径d;锚筋间距D;混凝土核混凝土楼板的强度等级建立:3)钢梁与混凝土核 心筒计算宽度b(面外侧墙之间距离);混凝土墙 心筒的连接也采用 Combin39非线性弹簧单元模 体厚宽比/b;钢梁位置sbv(s为钢梁距面外 拟,弹簧刚度根据连接板和螺栓等建立 侧墙的距离);截面因子r,其为钢梁截面刚度与 确定弹簧单元的抗拉刚度时,其计算长度的 混凝土楼板截面刚度的比值: 选取是一个关键问题。目前,研究人员提出了 r=ESA/ECA (5) 些不同的计算公式,但差别不大。文中取钢筋 计算长度为锚固长度的一半,根据功能原理,可 Ac=h bw (6) 得到楼板与混凝土核心筒之间连接弹簧单元的刚 式中:A4为钢梁截面面积;E、为钢材弹性模量 度为 E为混凝土弹性模量:A为混凝土楼板等效面积; (7) h为混凝土楼板的计算厚度,对无压型钢板的现 k=2E, A/7 浇混凝土楼板取楼板厚度h,对有压型钢板的现 la=afif (8) 浇混凝土楼板,压型钢板板肋平行于钢梁布置, 取压型钢板顶面以上混凝土厚度加上压型钢板板 式中:A0为锚固钢筋截面面积;la为钢筋的锚固 肋高度的一半,若板肋垂直于钢梁布置,则不考长度;fd分别为锚固钢筋的强度设计值和直径 虑板肋高度。 f为混凝土的抗拉强度设计值;a为钢筋的外形系 23有限元模型 数,光面钢筋为0.16,带肋钢筋为0.14 利用有限元软件 ANSYS对组合梁与混凝土24参数分析 核心筒连接节点处的钢梁传力系数进行研究。采 利用有限元软件 ANSYS分别研究了各种参 用 Solid65实体单元模拟钢筋混凝土楼板和钢筋 数对钢梁传力系数n的影响,见图5。由图5(a) 混凝土核心筒,采用具有塑性、徐变、大挠度 可知,改变锚筋直径d对η的影响很小,可以忽 大应变能力的Shel1!81单元来模拟钢梁、压型钢略。由图5(b)可知,η随着锚筋间距D的增大 板,图4为单元划分后的节点有限元模型 而增大,影响较为显著:分析认为,随着D的增 大,楼板和混凝土核心筒之间的连接逐渐减弱, 同时,随着混凝土核心筒墙厚κ的增加,钢梁传 力系数n增大。由图5(c)可知,钢梁传力系数 随着核心筒厚宽比μ/b增大而逐渐增大,但增大 趋势会逐渐减弱。由图5(d)可知,钢梁传力系 数随着钢梁位置s/b减小而增大,且增大趋势逐显然，组合梁中的轴力一部分由钢梁与混凝 土核心筒的连接承受，另一部分由混凝土楼板与 混凝土核心筒间的钢筋承受。为了确定组合梁中 钢梁与混凝土核心筒连接节点的受力，定义钢梁 传力系数 η 为组合梁中钢梁传递轴力 Fs 与组合梁 中总轴力 F 的比值： η=Fs/F （4） 2 有限元分析 2.1 基本假设 影响钢梁传力系数的因素较多，为了简化分 析，采取以下假定： 1）结构处于弹性阶段；2） 不考虑楼板与钢梁之间的滑移。(不分段时，序号 用1）……；2）……；……) 2.2 参数选取 根据组合梁和混凝土核心筒连接节点的受力 性能，选取 6 个可能对钢梁传力系数有影响的参 数（图 3）：锚筋直径 d；锚筋间距 D；混凝土核 心筒计算宽度 bw（面外侧墙之间距离）；混凝土墙 体厚宽比 tw/bw；钢梁位置 sw/bw（sw 为钢梁距面外 侧墙的距离）；截面因子 r，其为钢梁截面刚度与 混凝土楼板截面刚度的比值： ss cc r EA EA = / （5） Ac=hcbw （6） 式中：As 为钢梁截面面积；Es 为钢材弹性模量； Ec为混凝土弹性模量；Ac为混凝土楼板等效面积； hc 为混凝土楼板的计算厚度，对无压型钢板的现 浇混凝土楼板取楼板厚度 h0，对有压型钢板的现 浇混凝土楼板，压型钢板板肋平行于钢梁布置， 取压型钢板顶面以上混凝土厚度加上压型钢板板 肋高度的一半，若板肋垂直于钢梁布置，则不考 虑板肋高度。 2.3 有限元模型 利用有限元软件 ANSYS 对组合梁与混凝土 核心筒连接节点处的钢梁传力系数进行研究。采 用 Solid65 实体单元模拟钢筋混凝土楼板和钢筋 混凝土核心筒，采用具有塑性、徐变、大挠度、 大应变能力的 Shell181 单元来模拟钢梁、压型钢 板，图 4 为单元划分后的节点有限元模型。 图 3 节点图 图 4 节点的有限元模型 (如果图比较小，可以考虑两张图并排；如果图半 栏无法表达，可以通栏排；软件输出图片，将其 背景设置为白色，并提供软件输出的高清图) 模型界面的介绍：1）钢梁与混凝土板之间为 完全抗剪连接，不考虑滑移，直接粘结在一起；2） 混凝土板与混凝土核心筒之间连接采用 Combin39 非线性弹簧单元模拟，弹簧单元的力- 变形曲线可根据锚固钢筋的直径、锚固长度以及 混凝土楼板的强度等级建立；3）钢梁与混凝土核 心筒的连接也采用 Combin39 非线性弹簧单元模 拟，弹簧刚度根据连接板和螺栓等建立。 确定弹簧单元的抗拉刚度时，其计算长度的 选取是一个关键问题。目前，研究人员提出了一 些不同的计算公式，但差别不大[5]。文中取钢筋 计算长度为锚固长度的一半，根据功能原理，可 得到楼板与混凝土核心筒之间连接弹簧单元的刚 度为： s0 a k EA l = 2 / （7） a yt l fd f =a / （8） 式中：A0 为锚固钢筋截面面积；la 为钢筋的锚固 长度；fy,d 分别为锚固钢筋的强度设计值和直径； ft 为混凝土的抗拉强度设计值；α 为钢筋的外形系 数，光面钢筋为 0.16，带肋钢筋为 0.14。 2.4 参数分析 利用有限元软件 ANSYS 分别研究了各种参 数对钢梁传力系数 η 的影响，见图 5。由图 5（a） 可知，改变锚筋直径 d 对 η 的影响很小，可以忽 略。由图 5（b）可知，η 随着锚筋间距 D 的增大 而增大，影响较为显著；分析认为，随着 D 的增 大，楼板和混凝土核心筒之间的连接逐渐减弱， 同时，随着混凝土核心筒墙厚 tw 的增加，钢梁传 力系数 η 增大。由图 5（c）可知，钢梁传力系数 随着核心筒厚宽比 tw/bw 增大而逐渐增大，但增大 趋势会逐渐减弱。由图 5（d）可知，钢梁传力系 数随着钢梁位置 sw/bw 减小而增大，且增大趋势逐