某超高层加强层典型节点有限元分析

董 冰，王 鹏，王四清，刘 鹰

（湖南省建筑设计院有限公司，湖南 长沙 410012）

1 有限元分析模型介绍

某工程建筑总高度为296m，结构高宽比为9，核心筒高宽比为23。结构设置了四道加强层，加强层由两道南北向伸臂桁架和两道南北向腰桁架组成，第二道加强层外框柱与伸臂桁架连接节点处受力最大。取第二道加强层伸臂桁架下弦杆和腹杆与外框柱连接节点作为全楼的典型节。文章对其进行有限元分析，考察节点的受力状态，并对比分析弦杆刚接与铰接对节点受力的影响。

典型节点所在的楼层外框柱采用了钢管混凝土叠合柱，叠合柱截面为B1900×2450，内置圆钢管截面为P1000×35，典型节点处壁厚加强至80mm。伸臂桁架弦杆和腹杆截面分别为H1000×500×60×80、H1200×1000×60×80，伸臂桁架的弦杆和腹杆采用插板形式与叠合柱内钢管直接连接，插板厚度为80mm。

对典型节点的以下对象进行考察：（1）罕遇地震作用下典型节点中钢材的应力状态；（2）典型节点采用半铰接（弦杆刚接）和全铰接（弦杆铰接）连接对插板的影响。典型节点中有限元模型中叠合柱内仅对钢管进行模拟，不考虑混凝土的有利作用。插板作为伸臂弦杆及腹杆的传力部件，其受力状态受弦杆及腹杆的内力影响，有限元模型中取插板范围弦杆和腹杆进行建模。为对比节点半铰接和全铰接的影响，模型中包括两个对比节点，如图1所示。左侧为弦杆刚接节点，其翼缘与插板焊接并向内延伸与叠合柱钢管的外围环板对接焊；右侧为弦杆铰接节点，其翼缘与插板焊接但与钢管外环板断开，有限元分析模型的所有部件均采用实体建模。……