平面内弯矩作用下H型钢弦杆—方支管T型节点滞回性能研究

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H型钢具有侧向刚度大,抗弯能力强和构造方便等优良的力学性能和使用性能,是近年来在大量公共建筑和工业建筑中运用较为普遍的一种构件形式。H型钢相对于传统的钢管而言,更适合于荷载大、跨度大的建筑,尤其在选用H型钢作为弦杆时,其允许建筑物的跨度也更大。另一方面,抗震设防已成为建筑结构设计的重要环节之一,为实现房屋建筑的抗震设防目标,建筑结构应具有良好的延性和耗能能力。从震害调查可知,在地震往复作用下由于节点的破坏而引起房屋倒塌的案例不在少数。所以节点的滞回性能作为衡量结构耗能能力的重要指标,同样具有重大的研究意义。本文从节点的滞回性能出发,对未加强的和有横向加劲板加强的H型钢弦杆-方支管节点的滞回性能进行了试验和有限元研究。首先,本文设计了两组H型钢弦杆-方支管T型节点试件进行滞回性能试验:一组是三个支管截面宽度依次变化的未加强试件,另一组是三个支管截面宽度依次变化的有横向加劲板加强的试件,观察六个试件在支管端部平面内弯矩作用下的试验现象和破坏模式,并通过节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数以及能量耗散情况等方面对其滞回性能进行评估。试验结果表明:该类节点在方支管端部平面内弯矩作用下具有良好的滞回性能,随着支管截面宽度的变大,节点的滞回性能随之增强;同时在弦杆中部设置加劲板加强的试件比未设置加劲肋的试件滞回曲线饱满,能较为有效提高节点的滞回性能。随后,本文采用数值分析软件ABAQUS构建了可以模拟六个H型钢弦杆-方支管T型节点的有限元模型,并利用滞回性能的试验结果验证了有限元模型的正确性。通过对比有限元与试验的滞回曲线、骨架曲线、累积耗能系数和应力分布,说明有限元分析与试验结果吻合良好,从而验证了本文建立的有限元模型的正确性。最后,基于已验证的有限元模型,分析了几何参数β、2γ、τ、ξ、n对H型钢弦杆-方支管T型节点滞回性能的影响规律,并对节点设计时相应几何参数的取值范围提出建议。
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