【摘 要】
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T型钢连接节点一般由两个T型钢与梁柱通过螺栓或者焊接连接而成,节点构件间传力明确,T型钢连接H型钢梁和H型钢柱节点应用比较多,而T型钢连接H型钢梁和方钢管柱节点应用不多。
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T型钢连接节点一般由两个T型钢与梁柱通过螺栓或者焊接连接而成,节点构件间传力明确,T型钢连接H型钢梁和H型钢柱节点应用比较多,而T型钢连接H型钢梁和方钢管柱节点应用不多。方钢管柱比H型钢柱具有截面惯性矩大、整体稳定性好和建筑美观等特点,为更好得为T型钢连接H型钢梁和方钢管柱节点应用提供更多技术支持,本文采用理论分析和有限元数值计算相结合的方法,针对T型钢连接方钢管柱-H型钢梁的边柱和中柱节点开展力学性能研究。对设计的部分边柱节点进行初始刚度和承载力理论计算,以及单向加载下的有限元数值计算;对设计的边柱和部分中柱节点进行往复循环加载下的有限元数值分析,根据计算结果综合分析该类节点的力学性能,本研究成果可为方钢管柱T型钢节点工程应用提供一定的技术支持。本文主要的研究内容和结论如下:(1)综述了T型钢连接梁柱节点的研究进展,用理论公式计算了部分边柱T型钢连接节点的初始刚度和承载力,并利用有限元软件建了实体模型,继而对节点模型进行单向静力加载,将有限元模拟结果与理论计算结果进行对比,研究结果表明:改变T型钢翼缘厚度对节点承载力影响较大,而改变T型钢腹板厚度、螺栓的连接方式和柱截面尺寸对节点的承载力影响不是很大。综合比较单向加载下各构件的应变能以及静力作用下节点破坏时的应力云图,发现T型钢翼缘塑性变形过大是导致节点破坏模式的主要原因。(2)对边柱节点进行了往复循环加载下的有限元数值分析,通过改变T型钢翼缘厚度、T型钢腹板厚度、柱截面尺寸、螺栓直径以及螺栓连接方式,建立了9个有限元模型,通过分析对比节点的滞回性能、骨架曲线以及破坏时的应力云图等,分析节点的构件参数变化对节点力学性能的影响,研究结果表明:随着T型钢翼缘厚度增加,节点承载力和初始刚度有明显增加,节点的滞回曲线呈现弓形,耗能能力较好;随着T型钢腹板厚度增加,节点承载力、初始刚度以及耗能能力有所增加,但是增加幅度较小,建议在满足节点设计的承载力要求下,T型钢腹板的厚度不易过厚;柱截面尺寸的变化对节点承载力以及耗能能力影响较小;螺栓类型对节点耗能影响较明显,当采用对拉螺栓连接时,节点等效粘滞阻尼系数小,耗能能力较差,但节点承载力没有出现明显的下降。(3)对设计的普通高强螺栓和对拉长螺栓连接的中柱节点进行循环荷载加载下的有限元分析,对比分析节点的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化得到:普通高强螺栓连接的中柱节点滞回曲线呈现梭型,曲线饱满,等效粘滞阻尼系数较大,抗震性能好。而对拉长螺栓连接的中柱节点滞回曲线呈弓形,由于对拉螺栓发生变形以及滑移导致点滞回曲线有明显的“捏缩”现象,等效粘滞阻尼系数较小,耗能能力较差。普通高强螺栓连接的节点承载力明显高于长对拉螺栓连接的节点承载力,整体看普通高强螺栓连接节点的承载力较好。
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