節(jié)點有限元及破壞分析

斜交節(jié)點設(shè)計的基本原則是采用等效面積原則來保證節(jié)點承載力大于進入節(jié)點的斜交網(wǎng)格構(gòu)件承載力之和，即“強節(jié)點弱桿件”。為保證混凝土密實度，豎向加勁板、翼緣分隔板上均設(shè)置洞口，并通過內(nèi)部分隔加勁板進行補強。初步確定斜交節(jié)點各構(gòu)件尺寸及厚度時。中間豎向加勁板的厚度考慮取為進入節(jié)點的箱型截面鋼管構(gòu)件大壁厚的2倍，上下翼緣加勁板、四周壁板厚度則取為1.5倍，內(nèi)部豎向分隔板厚度取與相連鋼梁腹板相同。在此基礎(chǔ)上，還需通過進一步的有限元分析保證斜交節(jié)點整體應(yīng)力水平在250MPa以下，以確保節(jié)點核心區(qū)在大震作用下不屈服，局部應(yīng)力集中處可進入塑性。

采用薄殼單元，不計內(nèi)部混凝土作用，考慮理想彈塑性本構(gòu)，彈性模量2.06e11Pa，屈服強度345MPa，泊松比0.3。大震下正常工作時，約束模型中心點（定位點）附近網(wǎng)格節(jié)點，在構(gòu)件端部施加荷載。

（1）大震下正常工作時的應(yīng)力

結(jié)果表明：該節(jié)點整體平均應(yīng)力水平在250MPa以下（應(yīng)力比0.85），可保證節(jié)點核心區(qū)在大震下不屈服。由于應(yīng)力集中，斜柱構(gòu)件與豎向加勁板、翼緣加勁板相交位置以及開洞處的鋼材局部進入了塑性。

（2）極限破壞分析

下斜柱端固定，上斜柱端和鋼梁端部作為加載板，采用靜力方式逐級施加遞增荷載。初始幾何缺陷取1階屈曲模態(tài)，幅值5mm，采用弧長法求解極限軸壓荷載系數(shù)。

結(jié)果表明：當(dāng)荷載加大到斜交節(jié)點的極限承載力后，斜柱構(gòu)件先于節(jié)點加勁板進入屈服，整體呈現(xiàn)斜柱構(gòu)件塑性屈曲破壞效應(yīng)，具有顯著的屈曲極值點，屈曲后節(jié)點無法繼續(xù)承載。對應(yīng)大震作用效應(yīng)的極限荷載系數(shù)約為1.510。