钢结构无工艺孔梁柱焊接节点的力学性能及其局部工艺尺寸控制研究

来源 :青岛理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ykq1999
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本文以无工艺孔焊接梁柱节点(分为衬板中间切断与衬板贯通的形式)与普通工艺孔焊接梁柱节点作为研究对象,采用热轧H型和带翼缘十字型钢柱2系列模型进行ABAQUS有限元分析,并考虑不同衬板形式对无工艺孔节点性能的影响,纵、横向分析与对比节点性能参数,选出较优的设计方案。此外,研究衬板上的安装焊缝长度、以及无工艺孔节点加工可能存在的凹坑缺陷尺寸对节点性能的影响,以便为实际工程提供可靠的理论和应用依据。本研究的主要内容和成果如下:(1)根据相关规范及规定,并基于前人研究阐述对连接系数的取值理由,在梁柱连接的极限受弯承载力计算中,考虑梁腹板的贡献,设计出用于非线性有限元分析的节点模型。并采用ABAQUS有限元分析软件,在考虑焊接热效应影响下对这些节点模型进行拟静力分析。结果表明:无工艺孔节点的承载能力与耗能能力均优于普通工艺孔节点;在无工艺孔节点中,衬板中间切断式相比于衬板贯通式的承载能力稍有提高但差别不大,耗能能力则不如后者;采用带翼缘十字型钢柱时的节点的耗能能力明显优于采用H型钢柱时的节点,而前者的承载能力不如后者。综合考虑认为,当在实际工程中采用H型钢柱时,衬板贯通形式的无工艺孔节点(即HSC-3节点)的抗震性能优于其他HSC系列节点;当实际工程中采用带翼缘十字型钢柱时,衬板贯通形式的无工艺孔节点(即CSC-3节点)的抗震性能优于其他CSC系列节点。(2)考虑采用不割除衬板的方法,对安装焊缝长度进行优化。对第4章提到的两种衬板形式的无工艺孔节点模型做出不同安装焊缝的处理,在考虑焊接热效应影响下进行节点非线性有限元分析。综合极限承载力、转角能力、位移延性能力来进行考虑,提出安装焊缝长度的合理取值公式。(3)为探明衬板与梁腹板之间的焊接缺陷对梁柱节点抗震性能的影响,采用HSC-1模型作为主体,在衬板弧口处与梁腹板圆弧间的凹坑处做出不同程度的焊接缺陷,在考虑焊接热效应的条件下进行非线性有限元分析。分析结果发现:衬板端部圆弧与梁腹板圆弧之间的焊接缺陷对梁柱节点的抗震性能具有一定的影响,影响主要体现在梁柱节点的位移延性能力上。随着焊接缺陷不断扩大,延性系数以近似于线性的变化不断降低。若控制凹坑缺陷深度在40%以内,节点的抗震性能基本满足要求。
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