钢结构盒式模块间十字形板-端板连接节点滞回性能研究

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近年来,随着国民经济的飞速增长,我国建筑业的发展取得了显著成绩,建筑业正在经历产业升级,工业化建筑应运而生。作为集成化程度最高的装配式建筑形式之一,盒式模块化建筑因其在质量、效率和环保等方面表现出来的诸多优点而成为工业化建筑时代的发展热点。然而,目前针对钢结构盒式模块化建筑盒体间拼接节点的研究还不够成熟,成为制约其在低多层建筑领域发展的瓶颈。针对目前钢结构盒式模块化建筑盒体间拼接节点存在的问题,本文设计出两类不同抗侧力模式的盒体,并提出与其相配套的十字形板-端板螺栓连接的节点形式。针对此节点,本文选取两层单跨盒式模块化钢结构建筑节点进行拟静力试验,研究其在循环荷载作用下的滞回性能。试验结果表明,框架型盒体间连接节点(第Ⅰ类节点)由于焊缝开裂导致塑性变形和耗能能力没有完全发挥出来,最终由于梁柱连接处焊缝开裂导致试验结束。墙板型盒体间连接节点(第Ⅱ类节点)较第Ⅰ类节点试件承载力和刚度均有大幅提升,试验结束时节点板变形明显,强度与刚度退化平稳,表现出良好的延性与耗能能力。采用有限元软件ABAQUS 6.14在考虑几何非线性、材料非线性及接触非线性的基础上,选用实体单元按照试验条件建立了两种抗侧力形式的节点有限元模型,对比分析有限元结果和试验结果,二者吻合较好。然后对其进行参数分析,分别探讨了轴压比、节点十字形板厚度、节点端板厚度以及模块柱端板厚度等因素对节点性能的影响。分析结果表明,随着轴压比的增大,试件的“P-Δ”效应越显著,对节点的承载力影响越大;节点十字形板越厚,节点刚度和承载力越大;节点端板厚度和模块柱端板厚度对其承载力和刚度影响不大。
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