擴(kuò)大型工藝孔與無工藝孔鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的理論分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、本文將國內(nèi)學(xué)者提出的擴(kuò)大型工藝孔焊接梁柱節(jié)點(diǎn)和日本學(xué)者首先提出的無工藝孔焊接梁柱節(jié)點(diǎn)作為研究對象。一方面，通過試驗(yàn)與ABAQUS有限元分析，對擴(kuò)大型工藝孔的幾何尺寸做出合理選擇；另一方面，通過試驗(yàn)與有限元分析，對比擴(kuò)大型工藝孔節(jié)點(diǎn)模型與無工藝孔節(jié)點(diǎn)模型的分析結(jié)果，以明確兩種新型鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能。旨在為我國鋼結(jié)構(gòu)新型節(jié)點(diǎn)的研究提供理論依據(jù)，同時也為鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)提供參考，具有現(xiàn)實(shí)的科學(xué)意義。
　　 本研究的主要內(nèi)容和成果如

2、下：
　　 (1)對前人提出的115mm擴(kuò)大型工藝孔節(jié)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)研究?；谖墨I(xiàn)6提出的工藝孔尺寸，選用H型鋼梁截面高度較小的節(jié)點(diǎn)試件，利用電液伺服加載系統(tǒng)進(jìn)行抗震性能試驗(yàn)研究。將試驗(yàn)結(jié)果與傳統(tǒng)工藝孔節(jié)點(diǎn)進(jìn)行對比分析后發(fā)現(xiàn)：將梁高縮小后，使得該尺寸工藝孔對梁截面的削弱程度變大，影響了節(jié)點(diǎn)的受力性能。
　　 (2)采用ABAQUS有限元分析軟件，模擬擴(kuò)大型工藝孔梁柱節(jié)點(diǎn)在考慮焊接熱效應(yīng)影響下的擬靜力試驗(yàn)，針對不同焊接工藝孔尺

3、寸進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的非線性有限元分析。焊接熱分析選用瞬態(tài)熱分析，模型起始溫度設(shè)定為20℃，采用單元生死技術(shù)模擬焊縫順次施焊過程，分別將焊縫模型加熱至1500℃，最終通過熱傳導(dǎo)、自然對流、熱輻射冷卻至20℃左右。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)的模擬，對比不同尺寸的工藝孔節(jié)點(diǎn)的分析結(jié)果，合理選擇擴(kuò)大型工藝孔的幾何尺寸。
　　 (3)對無工藝孔節(jié)點(diǎn)進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)研究，并對比有限元分析結(jié)果。結(jié)果表明：無工藝孔節(jié)點(diǎn)的承載能力與耗能能力均較好，有限元分析

4、結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合；從試驗(yàn)現(xiàn)象看，試件并未在焊縫處發(fā)生撕裂等破壞，可見我國目前的鋼結(jié)構(gòu)加工技術(shù)水平可以完成無工藝孔節(jié)點(diǎn)的加工制作。
　　 (4)對比研究擴(kuò)大型工藝孔節(jié)點(diǎn)和無工藝孔節(jié)點(diǎn)的有限元分析結(jié)果后發(fā)現(xiàn)：無工藝孔節(jié)點(diǎn)由于不存在焊接工藝孔，其焊接熱殘余應(yīng)力容易集中于梁翼緣板、梁腹板以及柱翼緣板的交叉點(diǎn)，而從最終的應(yīng)力分布狀況看，最大應(yīng)力偏離此危險部位，但在遠(yuǎn)離焊接接頭的局部屈曲引起了側(cè)向失穩(wěn)；而擴(kuò)大型工藝孔節(jié)點(diǎn)在溫度場的影響