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随着我国经济的迅速发展,我国的钢结构尤其轻钢结构得到了飞速发展。外伸端板连接节点作为一种经济而可靠的梁柱连接形式而得到了广泛的应用,其性能和设计方法的研究日益受到重视。在弯矩作用下,由于外伸端板的弯曲变形,端板会对螺栓产生杠杆作用,会使螺栓承担额外的撬力,对节点带来不利影响,因此研究分析撬力的影响是很必要的。
本文在总结分析了国内外对外伸端板T形连接研究成果的基础上,采用有限元分析软件ANSYS,对外伸端板与T形连接的撬力作用影响进行了三维非线性分析,考虑了材料非线性、几何非线性,高强螺栓的预拉力,端板间接触压力的影响。模型主要考虑了端板厚度、加劲肋、螺栓直径及螺栓位置等的变化。根据有限元结果,证明了撬力的存在。分析了各种因素对撬力作用的影响。随着增加端板厚度、设置加劲肋、增大螺栓直径、改善螺栓位置,撬力和螺栓拉力都显著减小,说明撬力确实增大了螺栓拉力,建议节点设计中应当考虑其对螺栓带来的不利影响。螺栓拉力的分布是大致以受压翼缘位置为转动中心的梯形分布,为此提出了外伸端板连接中螺栓拉力的计算模型。对有限元值与Struik方法的计算结果进行比较,证明Struik方法是能够满足工程设计需要的。为了减小撬力的影响,改善节点受力性能提出了针对工程设计的建议,既要采取有效措施减小撬力的不利影响又要考虑螺栓与端板强度的相对强弱,避免脆性破坏的发生,如设置加劲肋,不能盲目增加端板厚度。