斜撑对装配式钢框架梁柱拼接节点抗震性能影响研究

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装配式钢结构施工速度快,产业化程度高,绿色环保,符合未来住宅产业化的要求。在查阅文献基础上,结合实际工程,针对目前研究中存在的不足和亟需解决的问题,本文对装配式斜支撑节点钢框架结构体系带斜撑的梁柱栓接节点进行了系统地分析和研究。  利用ANSYS对是否带斜撑的焊接以及栓接两种梁柱拼接节点进行了静力加载下的非线性有限元分析,得到梁端竖向荷载作用下节点的极限承载能力和破坏机理。分析发现,斜撑提高了节点的承载力,使得节点的破坏位置由梁柱连接处变为斜撑之外的桁架梁上,起到转移塑性铰的作用,符合规范的“强柱弱梁”及“强节点弱构件”的设计要求。  对有无斜撑的栓接节点、焊接节点进行了拟静力有限元模拟,详细分析了节点的承载力、延性性能、强度退化、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标。研究发现:斜撑使得栓接节点滞回曲线变得饱满,有效地提高节点的承载能力、节点刚度和耗能能力,显著改善了节点的受力性能,满足结构抗震设计的要求。  对带斜撑装配式梁柱栓接节点分别进行静力和拟静力加载,从应力分布规律,节点破坏模式,滞回曲线、骨架曲线等方面研究了不同参数,包括斜撑截面形式、斜撑布置角度、耗能段长度、法兰板连接处螺栓数目对节点力学性能的影响。设计时建议采用对称截面,避免采用单角钢等非对称截面形式。从节点的破坏模式分析可知,为了满足“强节点弱构件”的设计要求,设计时应该控制斜撑的布置角度,防止角度过大降低节点延性。为了兼顾承载力与延性,耗能梁段的长度应控制在一个合理范围。  给出带斜撑装配式粱柱栓接节点设计应遵循的原则及相关构造措施,比较了柱法兰连接节点不同的设计方法,提出柱法兰连接按实际内力进行设计,给出该节点的恢复力模型,并提出此类节点的设计建议,为工程设计提供参考依据。  本文研究是现代钢结构发展的一个前沿性研究方向,具有重要的理论价值和广泛的工程应用前景,符合国家推广使用钢结构和推行住宅产业化的发展战略,本课题的研究成果可以为规范相应条文的确定提供理论依据。
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