方钢管柱-H型钢梁内加劲式节点性能研究

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近年来,方钢管柱由于具有截面惯性矩大、整体稳定性好、施工便捷等优点,越来越广泛的被运用于钢框架结构中。通常方钢管柱与H型钢梁节点采用焊接连接,但焊缝连接易发生脆断且焊缝质量易受施工条件的影响,因此能减少现场焊接工作量的对拉螺栓连接节点日益受到人们的关注。目前方钢管柱H型钢梁连接节点采用对拉螺栓连接时,为提高节点域刚度常用的处理方式有两种:一是方钢管柱内灌混凝土;二是方钢管柱壁加套管或钢板。前者需要现场浇灌混凝土,降低施工效率且无法做到绿色施工;后者不仅需要现场焊接,而且对节点域刚度提高程度有限。因此,有必要开发新的节点形式以促进方钢管柱在实际工程的运用。本文提出一种新型方钢管柱H型钢梁连接节点,即采用T型钢通过高强螺栓将内焊加劲部件方钢管柱与H型梁连接。首先,给出了新型节点的提出背景和安装工艺,通过等强度设计法算出节点基准尺寸,采用有限元软件ABAQUS建立了基准节点的有限元模型,并验证了有限元方法的有效性;然后对基准节点单向加载,分析了基准节点的力学性能及应力分布,并改变节点的单一参数,衍生出8组共30个试件,探讨参数变化对节点承载力和延性的影响,并归纳了节点的破坏模式;随后对基准节点循环加载,在参考节点静力参数分析结果基础上设计6组共20个试件,通过对节点的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线和等效粘滞阻尼系数等相关指标进行总结,分析参数变化对节点的抗震性能的影响;最后总结方钢管柱-H型钢梁内加劲式节点有限元分析结果,给出了节点应用于实践工程的建议,并提出了方钢管柱-H型钢梁内加劲式节点研究中有待进一步深入探讨的问题。
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