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所有节点试件（本模拟取中节点，包含三种节点形式，平面节点PM、空间节点KJ、空间带楼板节点KJS）均取自一PKPM设计的6层框架，原型结构如图1所示，两方向跨度均取5.4m，首层层高4.2m，其余各层层高均为3.6m。原型结构配筋计算由PKPM V3.1设计软件完成，模型设计过程满足《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)与《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)相关要求。
框架柱截面尺寸均取550mm×550mm，框架梁截面尺寸均取500mm×300mm，楼板厚度均取135mm。楼面恒载取5.0kN/m2，活载取2.0 kN/m2；屋面恒载取7.0 kN/m2，活载取0.5 kN/m2；梁上线荷载取16.0 kN/m。计算时所有构件均采用C30级混凝土，梁、板、柱受力纵筋均采用HRB400级钢筋，梁、柱箍筋均采用HPB300级钢筋。建筑结构抗震设防烈度取7度(0.15g)，地震分组为第一组，场地类别为II类，框架抗震等级为三级。原型结构梁与柱配筋结果见表1。
图1 节点取型和节点样式
考虑到后期试验场地与试验仪器的限制，模拟时按试验设计试件，将原型梁-柱子结构进行2/3缩尺，得到试验试件尺寸，试件配筋按照等配筋率进行缩尺设计。本试验各试件柱截面尺寸均为350mm×350mm，梁截面尺寸均为350mm×200mm，其中装配整体式构件预制梁截面为300mm×200mm，梁现浇层高80mm。模拟试件梁、柱配筋结果见表1。
表1 原型和缩尺后节点配筋
图2 模拟节点试件尺寸
本次模拟采用共设计三种类型节点：平面节点PM(梁纵筋取14mm、16mm、18mm、20mm、22mm）直径)、空间节点KJ(梁纵筋取14mm、16mm、18mm、20mm、22mm）、空间带楼板节点KJS(梁纵筋取14mm、16mm、18mm、20mm、22mm）总共15个节点
以研究不同梁柱抗弯刚度比下的三种节点抗震性能。 其中梁柱抗弯强度Km比定义为梁截面正、负弯矩作用下的抗弯承载力之和比上上下柱截面抗弯承载力之和, 它主要决定着节点的破坏模式：梁端弯曲破坏、柱端弯曲破坏、核心区剪切破坏。 设计所有试件的轴压比取0.3(750kN)。
表2 模拟试件参数表
本构关系：
本次模拟采用ABAQUS 2020，C30混凝土本构采用《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)建议的本构关系，钢材采用清华大学曲哲博士开发的PQFiber子程序中的USsteel-03[参考文献1]，其中CDP模型定义中混凝土的损伤因子均输入到0.99以上。
相互作用：
钢筋骨架通过“嵌入”命令插入混凝土中，通过“耦合”命令将梁柱各个端面和参考点偶合在一起i，这样方便边界条件的设定和荷载的施加，如图3。
施加荷载：
图3 荷载施加
三种节点均是通过梁端加载完成，上下柱端面通过铰接固定，然后在直交梁端施加相反方向的等值往复位移荷载。
网格和单元：
混凝土采用八节点减缩积分的三维实体单元 (C3D8R)，网格为50mm；钢筋采用两节点三维杆单元(T3D2)，网格为50mm。
结果验证：
选取北京工业大学[参考文献2]一空间节点KCJC1、KCJC2试算，验证结果如下图4，可见有限元模型结果能够很好反应结构的实际承载力，缩减模型可用于后续节点分析。
图4 验证结果
1、节点变形分析
平面节点PM
不同抗弯强度比下平面节点(PM节点)的分析如下图，由于页面限制，五个km只取四个(D14、D16、D20、D22)做对比：
a 混凝土拉伸损伤
b 混凝土等效塑性应变
c 钢筋米塞斯应力
图5 平面节点
简要结论：随着梁的配筋直径变大，由D14增大到D22，梁柱抗弯承载力比的增大，PM节点的变形又梁端的弯曲破坏向节点核心区剪切破坏，再向柱端弯曲破坏和节点核心区剪切混合破坏过度。相应的模拟结果展示为，，柱子的拉伸损伤和柱子的混凝土塑性应变逐渐增加，更多钢筋在核心区和柱端屈服。
空间节点KJ
不同抗弯强度比下平面节点(KJ节点)的分析如下图，由于页面限制，五个km只取四个(D14、D16、D20、D22)做对比：
a 混凝土拉伸损伤
b 钢筋米塞斯应力
图6 空间节点
简要结论：随着梁的配筋直径变大，梁柱抗弯承载力比的增大，空间节点由于空间的组合效应，柱子沿着主轴45°方向空间受力，核心区和柱子的变形和损伤相比相应的平面节点来的更早更严重。
空间带楼板节点KJS
不同抗弯强度比下平面带楼板节点(KJS节点)的分析如下图，由于页面限制，五个km只取四个(D14、D16、D20、D22)做对比：
a 梁柱混凝土拉伸损伤
b 楼板混凝土拉伸损伤
c 钢筋米塞斯应力
图7 空间带楼板节点
简要结论：随着Km增加，梁的弯曲变形减小，相应的板的损伤也减小；核心区和柱端变形加大，当 km取到0.72时，节点的变形主要为核心区剪切变形和柱端压弯变形。
也可看出梁的存在使得其抗弯刚度大大增加，即使在km很小的时候(取0.57)，平面带楼板节点(KJS节点)就开始伴随一定的核心区剪切和柱端弯曲破坏，这对结构是极其不利的，设计师必须重视，在设计时加以考虑。
2、节点滞回曲线分析(承载力)
平面节点PM：
图8 平面节点滞回曲线及其对比
简要结论：梁端滞回曲线，在km较小的时候，发生的是梁端弯曲变形，属于延性变形，滞回曲线很饱满，节点整体耗能能力很好；Km变大后，发生的是核心区剪切变形，属于脆性变形，滞回曲线很扁，耗能能力变差。
空间节点KJ ：
图9 空间节点滞回曲线及其对比
简要结论：空间节点滞回曲线饱满程度不如平面节点，因为双向受力下，即使很小的km也有一定的核心区剪切变形。
空间带楼板节点KJS ：
图10 空间带楼板节点滞回曲线及其对比
简要结论：滞回曲线整体上都很扁，因为楼板加强了梁的整体抗弯强度使梁的变形减小，即使km很小的时候也有核心区的剪切变形发生；并且km大到一定程度后，由于都发生核心区剪切变形，控制截面不在梁上，所示此时增大km，对节点整体承载力也不起作用。
同一种km不同节点受力形式对比
为对比相同配筋下节点不同受力模式：平面受力、空间受力、空间带楼板受力(楼板连带作用)，对承载力的影响，取了四种km节点不同受力模式作为对比如下图11。
图11 同一节点抗弯强度比下平面、空间、空间带楼板节点承载力对比
简要结论：
1、同一种Km下，平面节点承载力要比空间节点大10%~20%，与文献 [搜知网空间节点相关文献结果] 结果一致；
2、空间带楼板节点由于楼板加大了梁的整体弯曲强度，所以节点承载力得到很大提升，但是随着km增大，提升逐渐不明显，因为此时控制截面已不再梁上。
变化轴压比对节点承载力影响
这里取了PM-D16和PM-D20两个节点来研究柱端轴压比对梁端承载力影响，轴压比分别从0.2增大到0.6，结果如下图12所示。
图12 同一节点不同轴压比
简要结论：可见在km很小的时候，控制截面在梁上，此时增大轴压比对梁端承载力影响甚微；较大的km时，控制截面在节点核心区和柱上，增大轴压比(合适的轴压比0.6，属于有利的轴压比范围)会减轻柱子和核心区的损伤，使得节点承载力增大，耗能能力变大。
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