钢框架加强型连接节点域的力学性能研究

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目前,国内外针对节点进行加强做了很多试验和研究,其方法是在钢框架梁柱交接处设置加强板,通过加强板对梁端翼缘的加强作用使塑性铰在加强板末端与梁翼缘处形成,从而远离梁柱连接处受力复杂的薄弱区域—节点域,从而达到保护节点,防止节点发生脆性破坏的目的,但是对于加强板几何参数变化对节点域的影响,没有详细的研究。因此,本文针对三种加强式节点,包括腋板加强式(SHP)、肋板加强式(SRP)、盖板加强式(CPC),分别研究加强板几何参数变化时,对节点域的影响。  本文回顾了国内外节点域的研究进展,参考文献对于三种类型加强板长度建议范围,建立了18组有限元分析模型,对18组模型分别在低周往复荷载作用下进行加载模拟,模拟后分别从节点域应力变化及变形、节点域等效应力及剪应力分布、节点域剪力-剪应变滞回性能、节点域骨架曲线及耗能能力等分析了节点域力学性能。  有限元模拟结果的对比分析及研究表明,加强板长度对钢框架节点域的力学性能有较大影响。腋板长度为0.6-0.7倍梁高,肋板长度为0.6-0.8倍梁高,盖板长度为0.5-0.9倍梁高时,塑性铰基本上出现在远离梁端焊缝位置。加强板长度过短时,塑性铰出现在加强板末端,位置距离节点域较近,对节点域应力影响较大;加强板长度过长时,梁端过于加强,没有出现塑性铰破坏发生在焊缝处,对节点域应力影响较大。  研究结果表明,加强型节点的节点域等效应力和剪应力基本以节点域中心呈对称环形分布,中间较大逐渐向四周递减,其剪切变形同应力分布基本一致。增大加强板长度可以有效地提高节点域抗剪承载力,对节点域剪力-剪应变滞回性能影响不大,但降低节点域的耗能能力;综合考虑,当腋板长度为0.6-0.7倍梁高,肋板长度为0.6-0.8倍梁高,盖板长度为0.5-0.9倍梁高时,节点域力学性能最好。
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