方鋼管柱H型鋼梁外套板式節(jié)點(diǎn)性能研究.pdf

1、近年來，方鋼管柱與H型鋼梁形成的框架結(jié)構(gòu)體系已成為住宅鋼結(jié)構(gòu)的一個(gè)發(fā)展方向。目前，這種結(jié)構(gòu)體系采用主要節(jié)點(diǎn)形式有隔板貫通式節(jié)點(diǎn)、內(nèi)隔板式節(jié)點(diǎn)和外肋環(huán)板式節(jié)點(diǎn)三種。美國北嶺地震和日本阪神地震表明隔板貫通式節(jié)點(diǎn)和內(nèi)隔板式節(jié)點(diǎn)存在焊縫開裂等問題，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)抗震性能降低。外肋環(huán)板式節(jié)點(diǎn)會(huì)占用較多建筑空間。因此，有必要進(jìn)一步研究和開發(fā)新的節(jié)點(diǎn)形式。本文以此為背景主要開展了以下幾方面的研究工作： 概述了現(xiàn)有方鋼管柱-H型鋼梁節(jié)點(diǎn)的研究應(yīng)用

2、現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有幾種常用節(jié)點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)，提出本文主要要求的基礎(chǔ)上，提出了內(nèi)套管式節(jié)點(diǎn)和外套板式節(jié)點(diǎn)兩種方案構(gòu)思，介紹了這兩種新型節(jié)點(diǎn)的基本構(gòu)造形式，并初步從施工工藝、成本和施工便利性等方面進(jìn)行了對(duì)比工作。 在簡(jiǎn)述新型節(jié)點(diǎn)基本分析，得出外套板式節(jié)點(diǎn)優(yōu)于內(nèi)套管式節(jié)點(diǎn)的結(jié)論，本文也將以外套板式節(jié)點(diǎn)為對(duì)象開展研究工作。 介紹了塑性鉸線理論，并采用塑性鉸線理論和虛功原理，推導(dǎo)了外套板式節(jié)點(diǎn)屈服承載力公式，分析了其它九種節(jié)點(diǎn)破壞模式，為

3、擬靜力試驗(yàn)的設(shè)計(jì)提供加載參考依據(jù)。 為研究該節(jié)點(diǎn)的抗震性能，設(shè)計(jì)進(jìn)行了三個(gè)試件的外套板式節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn)。分析了各構(gòu)件的破壞過程及特征。通過應(yīng)變片的微觀分析，得出了節(jié)點(diǎn)屈服順序和節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力分布規(guī)律。通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬合出滯回曲線、骨架曲線和彎矩轉(zhuǎn)角曲線，并對(duì)節(jié)點(diǎn)的承載力、延性、耗能能力、剛度退化、剪切變形等指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)的分析與比較。分析結(jié)果表明，該種節(jié)點(diǎn)的抗震性能較好，具有良好的延性。 運(yùn)用有限元軟件ANSYS對(duì)擬靜

4、力試驗(yàn)進(jìn)行了仿真分析，模擬節(jié)點(diǎn)的滯回曲線、骨架曲線以及彎矩轉(zhuǎn)角曲線，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。分析表明，有限元擬合程度較好，結(jié)果偏于安全。然后，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了參數(shù)分析，通過有限元數(shù)值計(jì)算，掌握了外套板厚度、T形件尺寸、構(gòu)造加勁肋對(duì)節(jié)點(diǎn)性能的影響規(guī)律。 介紹了五種劃分梁柱節(jié)點(diǎn)的方法，并采用Eurocode3規(guī)范方法和Bjorhovde方法判定此新型節(jié)點(diǎn)類別，分析表明其為半剛性節(jié)點(diǎn)。 最后，提出了外套板式節(jié)點(diǎn)研究工作中若干有待