平齐式端板受力性能有限元研究

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近年来,钢结构体系由于其强度大、自重轻和施工周期短等优点而被广泛应用在各种建筑形式中。钢框架梁柱连接的受力在对整个钢结构的受力情况有着重要的影响。在国内,近些年来在钢结构的设计中,关于梁和柱的连接都是假设为完全刚性连接或理想铰接,然而这种假定虽然很大程度上简化了计算的过程,但在实际的钢结构工程中,钢框架受力情况处于刚接和铰接之间,称之为半刚性连接,本文所研究的端板连接属于典型的半刚性连接之一。目前,国内外学者已进行了很多关于半刚性连接的理论和试验研究,但是关于平齐式端板连接受力性能的影响因素以及相互之间的关系缺乏深入细致的量化研究。本文在已有研究的基础上,采用有限元的方法对平齐式端板连接的受力性能进行了深入研究。  首先,参照清华大学试验的模型,利用有限元软件ANSYS建模模拟半刚性端板连接在单调荷载下的受力性能,与试验结果相比较,验证有限元建模的正确性和可行性。  其次,在模型正确的基础上改变端板厚度、螺栓直径和间距、梁截面高度、柱腹板厚度、柱截面的加劲肋及抗滑移系数等一系列参数来分别建立有限元模型。对所有构件分别进行单调加载和循环加载计算,通过计算系统地分析各参数对钢框架节点的初始转动刚度、弯矩转角关系以及滞回性能方面的影响,得出了以下主要结论:  1.通过增加端板的厚度和螺栓直径、减小螺栓竖向的间距、增加梁截面高度以及柱腹板翼缘厚度等措施可以提高节点的转动刚度和极限承载力。  2.平齐式端板连接的滞回性能优越。
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