装配式多高层钢结构方钢管-H型钢梁螺栓连接节点抗震性能研究

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本文提出了一种新型装配式钢结构方钢管-H型钢梁螺栓连接节点形式,该节点受力性能合理,抗震性能优越,通过调整盖板螺栓数目可以实现节点刚性连接和变刚度连接。节点可以实现小震作用下接触面不滑移;中震作用下利用滑移耗能,震后容易修复;大震作用下节点通过滑移和梁变形共同耗能。并且该节点各部分在工厂进行加工,在现场通过螺栓进行快速装配,能够有效提高施工效率,降低施工成本。  对12个不同参数的试件进行了拟静力加载试验,试验获得了节点的滞回曲线、性能指标、延性系数、骨架曲线和接触面滑移规律。根据试验过程分析,将整个试验加载过程分为弹性阶段、明显滑移阶段、承载力强化阶段和屈服阶段四个过程。分析了盖板螺栓规格、法兰板厚度和螺栓杆与螺栓孔径间隙等参数对节点关键力学性能的影响,获得了节点的滑移耗能能力,获得了节点拼接区盖板螺栓预拉力变化规律,试验结果证明节点具有良好的延性性能和耗能能力。  通过对12个试件进行静力和拟静力有限元分析,获得了节点有限元分析中的滞回曲线、延性性能和接触面滑移规律等,并将有限元结果和试验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。并通过对27个试件的有限元分析,获得了节点腹板螺栓对节点抗震性能的影响,研究了节点滑移后螺栓孔径的变化。  根据试件的静力有限元分析结果,获得了节点拼接区法兰板之间、盖板和梁翼缘之间以及端板和梁端加劲肋之间的接触力变化规律,获得了盖板、法兰板和端板上的高强螺栓预拉力变化规律,并深入分析了接触力变化和高强螺栓预拉力变化对节点抗震性能的影响。  在有限元分析的基础上,取梁为隔离体,深入分析了节点开始滑移、明显滑移和完成滑移时的梁端荷载,分析了节点的5个薄弱截面的屈服荷载,得到了节点的屈服荷载校核公式。并将试验结果、有限元分析结果和公式计算结果进行比较,验证了公式的正确性。  通过试验方法、有限元方法和理论方法对节点进行了细致的分析,分析结果表明节点具备良好的延性性能和耗能能力,能够利用滑移耗散地震能量,避免结构在地震中损毁,震后容易修复。
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