特殊构造端板连接节点受力性能和设计方法研究

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随着钢结构的跨度增大和所承受的荷载增加,其节点所承受的内力也大幅增加,普通构造的端板连接节点无法满足承载力要求;同时,在一些实际钢结构工程中,需要采用与传统构造形式不同的端板连接节点:因此,包括大承载力端板连接节点在内的特殊构造端板连接节点已经在多个实际工程中得到应用。但是,目前国内外研究主要集中于普通构造的端板连接节点,对于上述特殊构造端板连接节点,国外研究还很少,而国内在这方面的研究还处于起步阶段,且国内通常采用的具体节点形式和构造与国外有一定差别。本文的主要研究内容包括:(1)分别对宽端板和高端板两种构造类型的钢框架梁-柱大承载力端板连接节点进行了有限元分析,考虑了端板厚度、端板受压区外伸与平齐、螺栓布置、端板加劲肋形状的影响,研究了螺栓群拉力、螺栓群传递的拉力、螺栓群中的剪力分布特征,以及端板受拉区及其加劲肋在极限状态下的受力状态;提出了宽端板和高端板连接节点的承载力设计方法,包括螺栓拉力和端板厚度的计算公式,并基于有限元参数分析验证了该设计方法的安全性和可靠性。(2)给出了端板连接节点转角的计算方法以及节点转角与各组件变形间的关系。基于组件法给出了梁-柱端板连接节点各组件的刚度、极限承载力的计算方法,结合一个节点刚度弹簧模型和一个节点极限抗弯承载力弹簧模型,较好的预测了宽端板和高端板两种大承载力端板连接节点的初始转动刚度和极限承载力,并基于一个改进的节点弯矩-转角曲线经验公式,给出了精度较高的大承载力端板连接节点的弯矩-转角曲线计算方法,该方法也可用于计算普通端板连接节点的弯矩-转角曲线。(3)对三个外伸无加劲肋的特殊构造端板连接节点试件进行了循环加载试验,详细研究了该类节点的承载力、变形、滞回性能、延性、破坏模式等。
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