翼缘加强腹板开孔式梁柱节点的受力性能研究

发布时间：2020-03-20 11:18

【摘要】：钢结构质地较轻。强度好、材料质地均匀、塑性和韧性好,制造与施工方便,这些优势使得钢材在建筑产业中被广泛使用。现如今,不管是工业设备还是建筑产业中,钢结构被广泛采用。然而在地震中,采用钢结构的建筑物发生了严重的破坏,造成了巨大的人生伤亡和财产损失,钢材的优势并未完全体现。随后,美国研究人员经过对地震中钢框架梁柱节点破坏情况的调研,整理出了一部分改善钢框架中梁柱节点处的连接方法与建议,主要的观点便是使得塑性铰远离梁柱节点处(即塑性铰外移)。而达到塑性铰外移的效果,其方法大致是两类,第一类就是对距离节点一定距离的区域进行削弱,使得塑性铰主动外移,第二类就是通过一系列局部补强的措施,例如加盖板,扩翼缘,迫使塑性铰外移。第三类就是将前两者进行并用,达到使得节点的承载力和延性均满足要求。本文针对这种节点构造,选取了腹板开孔型与翼缘加强型并用节点,通过对腹板开孔节点的梁根部翼缘处进行局部盖板加强。并且对于这种构造的节点进行一系列的受力性能分析。本文所研究的内容大体包括如下几个方面:首先,单对梁腹板进行开孔构造设计,并且分析这种构造下梁柱节点在单向加载下的受力性能,分析开孔大小以及开孔距离对于节点的力学性能影响。通过得到本构关系曲线和塑性铰形成与发展的规律,并且在同样的条件下建立翼缘加强型腹板开孔式节点,对比两者性能异同。再者,通过控制腹板开孔大小,盖板补强的厚度,开孔距离远近这几个主要参数来分析对于节点的受力性能影响;同时因为有了局部加强的因素,使得节点的承载力一定程度上减小了降低,仅仅影响开孔附近区域。其中,开孔直径R和开孔距离A,盖板厚度B为主要分析对象。最后,分别对加强型节点,腹板开孔式节点,以及经过参数优化的节点进行受力性能对比,分析优劣,得出合理的界面参数取值范围。
【图文】：

节点连接,塑性铰

（a）刚性连接（b）铰接连接（c）半刚性连接图 2.1 节点连接Figure2.1 Joint connection4.塑性铰概述塑性铰通常被认为是在结构构件中的某一截面相对而言已经屈服，但并未破坏，而且还能继续承担弯矩，这一区域可被视作塑性铰，如此一来，原本刚性连接的情况下视作一个构件，就可以当成在两个构件中以一个塑性铰相连接，并且可以产生相对微小的转动。此时可以认为结构体系中减少了一个约束，随之改变的应该是结构内力的计算方式,一旦截面处于塑性流动的状态下，并且此时极限弯矩的最大值保持不变，两个几乎挨着的截面发生有限的相对转角，在这种情况下，此界面就类似于带铰的截面。塑性铰的概念是相对理想铰而言的，理论上讲理想铰是无法承受弯矩荷载的，但是塑性铰可以，而它能承受的极限值便是截面的极限弯矩承载值。当结构出现超静定情况时，因为多余的连接，当其中一部分截面的钢筋达到屈服应力，也就是这种截面由于塑性铰的关系使得其并不是立即破坏，依然可以对他继续加

节点设计

点几何尺寸及材料特性文根据以往的实验研究以及参考文献[16][17]对于梁柱节点进行设计柱模型尺寸如表 2-2 所示表 2-2 构件尺寸Table2-2 Size of component翼缘宽(mm) 翼缘厚度(mm) 腹板宽(mm) 腹板厚度350 10 150 6250 12 250 8长取值 1000mm，柱长 1800mm，模拟试件材料参考之前的材料试孔半径为 R=100mm，开孔位置距离梁端为 A=400mm，圆心到梁50mm。节点设计图如图 2.2 所示。而对于盖板加强的腹板开孔节点的节点构造上，，盖板厚度 B 为板厚度在 1.2～1.4 倍梁翼缘厚度，.6～0.8 倍的梁翼缘宽度之间选取。节点设计图如图 2.2 所示。
【学位授予单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU391

【参考文献】