钢框架柱栓焊混合拼接节点刚性及其对柱和结构稳定性能的影响

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钢框架柱是钢框架结构体系中最重要的构件之一。由于受到运输和吊装等条件的限制,钢框架柱需要在施工现场进行拼装。目前钢框架柱的拼接常采用栓焊混合的拼接方式,设计时主要运用等强度设计法对钢框架柱拼接节点进行设计,相关设计规范对拼接节点的刚度计算没有明确规定,同时,对于拼接节点的存在对钢框架柱稳定性以及钢框架结构整体性能的影响也没有相关说明。本文首先对钢框架柱栓焊混合拼接节点的初始刚度进行研究,在此基础上探讨拼接节点刚性对钢框架柱及框架结构稳定性的影响。主要研究内容包括三个部分:(1)钢框架柱栓焊混合拼接节点的初始刚度。建立钢框架柱栓焊混合拼接节点的初始刚度计算模型,分析截面尺寸和轴压比对节点初始刚度的影响,在此基础上给出钢框架柱栓焊混合拼接节点的初始刚度简化计算公式以及节点刚性的判定方法。(2)钢框架拼接柱的稳定系数和柱子曲线。对比分析钢框架拼接柱及连续柱绕弱轴和强轴失稳的极限承载力、轴向位移、侧向位移、变形特征、破坏模式以及荷载-位移曲线的变化规律。得到钢框架拼接柱失稳的稳定系数,并归纳、总结钢框架拼接柱的柱子曲线。(3)钢框架柱栓焊混合拼接节点性能对钢框架稳定性的影响。就钢框架有侧移和无侧移失稳两种典型的失稳形式,模拟钢框架失稳的特征屈曲模态和破坏变形特征,计算钢框架拼接柱的计算长度系数,并对比有侧移和无侧移钢框架失稳的差异。本文针对钢框架柱栓焊混合拼接节点刚性及其对结构性能的影响在节点、构件及结构层面进行了较为系统的分析,相关研究结论可为规范修订、工程应用及学术研究提供参考。
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