近十几年来,随着钢结构建筑在建筑行业的飞速发展,门式刚架结构建筑体系在我国工业厂房建筑中得到了更加广泛的应用。高强度螺栓端板连接作为高效率的一种梁柱抗弯连接形式,也随之在工程中大量采用,端板连接节点也逐渐成为较为热门的研究课题之一。 本文基于通用有限元软件ANSYS,建立了端板连接三维非线性结构反应分析方法。对门式刚架梁柱(中柱)连接节点进行了非线性有限元分析,连接中的所有组件均采用实体块单元;考虑了材料非线性和几何非线性;采用面面接触单元模拟了连接中的所有接触问题;采用预拉力单元模拟螺栓的预拉力。分析了有限元模型中不同节点的弯矩M—转角θ_r曲线关系、螺栓拉力T一节点弯矩M曲线关系。通过9个有限元算例讨论了端板厚度、螺栓直径、螺栓预拉力、柱翼缘厚度等主要参数对节点初始抗弯刚度以及抗弯承载力的影响。 得到设计中关于端板连接承载性能的的一些认识:增加端板厚度,在一定范围内能提高节点的初始刚度;端板厚度越大,连接刚度越大,撬力作用越小,提高了连接的极限弯矩。螺栓直径对连接初始抗弯刚度的影响较小,而对连接的抗弯承载力的影响显著。螺栓预拉力的大小对螺栓的破坏荷载、极限弯矩以及极限状态时的撬力作用等几乎没有影响;钢柱翼缘厚度对连接极限弯矩、撬力作用的影响较小,而对连接的初始抗弯刚度、转动能力的影响显著。受拉区螺栓承受了相当大的附加撬力,可达40～50%螺栓预拉力。研究表明,高强度外伸式端板连接具有相当大的抗弯承载力和初始刚度,在进行结构弹性分析时,可视为刚性连接。 基于2003年版EC3规范关于端板连接节点极限弯矩和初始刚度的简化计算方法,本文还对门式刚架端板连接的承载性能做了简化计算研究;并对有限元分析中典型算例进行了比较和验证,得出的结论是:EC3规范关于节点抗弯承载力计算实用方法对于连接承载力的计算具有较高的精度;而对于连接初始抗弯刚度,由于门式刚架梁柱端板连接一般为有柱腹板加劲肋连接,实用方法计算时,钢柱腹板的抗拉、抗压刚度往往按无穷大考虑,致使计算的初始抗弯刚度误差偏大。