缀条次应力对格构式钢柱抗震性能的影响研究

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格构式钢构件具有承载力高、稳定性好、用料经济、施工方便等特点,广泛用于单层工业厂房柱、塔架支架、桥墩及基坑支护等部位,尤其是格构式缀条构件的经济性随着端部压力和计算长度的增大逐渐优于格构式缀板构件。然而,在现行的钢结构设计中,格构式缀条构件设计时为了简化计算,通常将所有缀条与肢件的焊接连接节点简化为铰接,没有考虑缀条次应力的影响。本文针对缀条连接的双肢格构式钢柱进行了有限元分析,考虑了缀条型式、节点偏心、缀条角度、焊缝形式等参数变化,分别分析了不同轴压比下低周往复荷载对钢柱抗震性能的影响,得出不同参数变化对双肢格构式钢柱缀条次应力的影响及规律,以及缀条次应力对双肢格构式钢柱抗震性能的变化规律,研究结果如下:(1)通过对单斜式无横缀条双肢格构式钢柱的有限元分析表明:随着缀条角度增加、刚度增大,次应力影响随着增加,钢柱抗震承载力降低了40.05%、延性降低了18.66%;节点的偏心导致次应力增大了11.59%。由节点偏心产生的缀条次应力使格构柱的承载力降低了2.81%,延性降低了3.25%;由节点偏心所产生的缀条次应力相对较小,但节点偏心也使钢柱的抗震性能减弱;随着轴压比增加,钢柱承载力达到极限后下降较快,刚度退化的较为明显,其延性也随之降低。(2)通过对单斜式有横缀条双肢格构式钢柱的有限元模拟表明:其抗震性能与单斜式无横缀条双肢格构式钢柱抗震性能变化趋势一致,但缀条次应力对抗震性能的影响比单斜式无横缀条格构式钢柱要大,其中角度的变化对抗震性能的影响最大,可考虑对缀条角度大的钢柱承载能力做36%的折减调整。(3)双斜式无横缀条双肢格构式钢柱与双斜式有横缀条双肢格构式钢柱的抗震性能与单斜式无横缀条双肢格构式钢柱抗震性能变化趋势一致;在次应力的作用下,与双斜式无横缀条格构式钢柱相比,双斜式有横缀条格构式钢柱的耗能能力上升了6%。(4)缀条次应力对双肢格构式钢柱抗震性能的影响规律:节点刚度变化产生的缀条次应力对格构式钢柱抗震性能的影响较小;节点偏心产生的缀条次应力对单斜式双肢格构柱抗震性能的影响较大,而对双斜式双肢格构柱的抗震性能影响较小;单斜式双肢格构柱由缀条角度的变化所产生的缀条次应力对格构柱抗震性能的影响较大,而双斜式双肢格构柱缀条角度的变化产生的缀条次应力对格构柱的抗震性能影响较小。
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