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题目：混凝土框架节点区混凝土破坏机理研究 分析工具：ANSYS 分析条件：柱截面：450mm*450mm；梁截面：250mm*350mm。梁、柱未设置钢筋。本文通过对构件梁端施加纵向低周往复载荷，研究素混凝土框架节点区混凝土受力机理。 一、节点破坏类型 节点是有效连接梁柱使其二者共同工作的重要部分，框架节点是建筑结构抗震中的一个关键部位，节点破坏往往是导致整个结构破坏的原因之一，框架结构中起着连接结构构件、传递和分配内力、保证结构的整体性和延性等方面的重要作用。节点抗震性能的好坏直接关系到整个结构的抗震性能，根掘地震资料统计，框架结构在地震作用下的破坏有很大一部分都是在节点处发生的或是由于节点处先破坏而引起的。因而对节点的研究在国内外引起了广泛的重视。框架节点在地震作用下是一个比较容易破坏的结构部位，其破坏形态根据震害资料统计和试验结果分析，主要有以下四种。 1．梁端破坏型 梁端受拉钢筋屈服，受压混凝土压碎，混凝土保护层剥落，梁上交叉斜裂缝严重，梁端形成塑性铰； 2．柱端压弯破坏型 在弯矩及轴力麸同作用下，柱端混凝土受压破坏．柱筋压曲，箍筋外鼓，柱端形成塑性铰： 3．锚固破坏型 梁受力钢筋锚固长度不足，在反复荷载作用下，钢筋与混凝土的粘结先行破坏，钢筋滑移或混凝土压酥，梁筋拔出： 4．核心区剪切破坏型 在水平力作用下节点核心区抗剪强度不足，产生斜向对角裂缝或交叉斜裂缝，严重时混凝土成块剥落，筘筋外鼓或崩断。 所以框架结构的设计必须对节点处予以加强，框架结构的抗震设计必须要遵循“强柱、弱梁、更强节点”的设计原则。一个优秀的框架结构设计，不会也不应该让结构在使用中或是地震作用下节点处首先出现破坏，因为一旦节点处首先出现破坏，节点连接的梁和柱也很容易发生破坏，结构很可能形成机动体系，而导致结构承载力不足的破坏或是结构的整体失稳倒塌。造成巨大的生命财产损失，带来极其严重的社会后果。中国、美国、日本、新西兰及欧洲等许多国家对节点的抗震性能都异常重视，节点处的抗震设计要求也非常得严格，同时也都在不断地做各种节点试验来研究节点的抗震性能，寻找提高节点抗震性能的新方法。 二、有限元软件模拟分析 1、单元类型及材料特性 1.1 混凝土 在ANSYS分析中，混凝土单元采用Solid65单元。混凝土的弹性模量为2.55e4MPa,相应的峰值压应力（抗压强度设计值）的应变以及极限压应变分别为0.002和0.0038，泊松比取为0.30；混凝土单轴受压下的应力-应变关系曲线模型采用Hognestad模型，具体表达式为： 其中，取 ，， 表1 应力—应变数据 应变（mm/mm） 应力（MPa） 应变（mm/mm） 应力MPa） 0.0002 5.1034 0.0022 26.41233 0.0004 9.6696 0.0024 25.96467 0.0006 13.6986 0.0026 25.5170 0.0008 17.1904 0.0028 25.06933 0.0010 20.1450 0.0030 24.62167 0.0012 22.5624 0.0032 24.1470 0.0014 24.4426 0.0034 23.72633 0.0016 25.7856 0.0036 23.27867 0.0018 26.5914 0.0038 22.8310 0.0020 26.8600 1.2 钢垫板 加载支座钢垫板采用Solid45单元；钢材泊松比取0.3，弹性模量为2E5MPa。 2、计算模型 2.1 有限元模型的选取及单元划分 对钢筋混凝土结构而言，其有限元模型主要有三种：分离式、组合式及整体式。结合本文素混凝土框架节点的试验模型及受力的实际情况，采用整体式模型，梁、柱使用Add组合为一整体进行网格划分。划分单元时，混凝土采用8节点四面体单元模拟。 具体划分情况如图1所示，其中混凝土单元数为36604个。 图1 2.2 边界条件的模拟及加载方式 边界条件的模拟是有限元分析中的一个重要步骤，在模拟边界条件时，采用约束柱上下两端面上节点Y向位移的方法模拟上下面的铰接，约束如图2所示。柱体上下各取0.75m，柱体上下截面离节点较远，则模拟的边界条件仅影响端部较小范围内的应力分布，对本文需要研究的节点区的应力分布无影响。梁体各取1.3m，对梁端部施加载荷，为避免加载点部位因应力集中而过早出现混凝土压碎，在加载点处设有40mm厚的钢垫板，如图3所示。 图2 加载条件 图3 实体模型 2.3 加载制度 以梁端荷载作为控制参数，分级施加往复竖向力。循环加载历程见图4. 图4 加载历程 3、ANSYS弹性有限元分析，可得出以下几个结论： 从节点第一主应力分布图可以看出核心区出现较大的拉