柱高强螺栓拼接节点受力分析及其在钢框架中的应用

发布时间：2020-05-17 09:34

【摘要】：在钢框架结构中,框架柱作为重要构件之一,对结构的承载能力、受力性能以及抗变形能力的影响较大,其拼接节点是钢框架的关键节点。本文基于国内现行的设计方法,设计出利用高强螺栓和拼接盖板进行连接的柱拼接节点,其翼缘板上设置有长圆形滑移孔,从而利用翼缘板与盖板摩擦进行耗能。本文利用力学知识重点分析了节点拼接截面的受压与受弯情况,获得其简化的荷载-位移曲线和弯矩-转角曲线。利用ANSYS软件对柱高强螺栓拼接节点进行建模,对模型柱顶逐级施加水平位移荷载,得到其拼接截面的弯矩-转角曲线。通过改变该模型的摩擦系数、预紧力、拼接间隙及翼缘板厚度,研究上述参数对其受力性能的影响。结果表明:摩擦系数和预紧力越大,各模型的拼接截面产生相同转角对应的弯矩越大;拼接间隙越大,模型进入塑性阶段时对应的转角越大;翼缘板厚度对弯矩和转角的本构关系影响很小,随翼缘板厚度的增加,模型的极限承载力略有增加。采用ExpDec1函数模型对上述模型的数值结果进行分段拟合,拟合结果较好。对节点模型进行循环往复水平位移加载,并对得到的节点的弯矩-转角滞回曲线分析可知,其滞回曲线比较饱满,该拼接方式能够很好地吸收并消耗地震能量,并且有较好的塑性变形能力。另外,改变模型的摩擦系数、预紧力及拼接间隙进行对比分析,结果表明:在一定范围内,摩擦系数和预紧力对柱高强螺栓拼接节点的耗能性能影响较大;拼接间隙对模型的耗能性能的影响很小。对含柱高强螺栓拼接节点的半刚性钢框架的力和位移的本构关系进行研究,并分析了拼接位置对半刚性框架的力和位移关系的影响。同时,对半刚性框架的滞回性能进行研究,并与钢柱刚性连接的刚性钢框架进行比较,结果表明:半刚性框架与刚性框架相比具有更好的耗能能力及塑性变形能力。最后,通过对比不同拼接位置的半刚性框架模型的滞回性能可知,框架柱的拼接位置对框架结构耗能有一定的影响。
【图文】：

拟；高强度螺栓选用实体单元 SOLID185 模拟；本文选用预紧力单元 PRETS179对螺栓施加预紧力；螺栓和螺栓孔壁、腹板和腹板盖板以及翼缘板和翼缘板盖板间存在的接触，选用接触单元 CONTAC174 和 TARGE170 进行模拟。3.1.3 几何模型与材料属性采用与第二章算例相同的几何模型，由于该模型中螺栓主要受剪，因此螺栓杆用圆柱体进行模拟。柱拼接节点和螺栓的几何模型如图 3-1、图 3-2 所示。

拟；高强度螺栓选用实体单元 SOLID185 模拟；本文选用预紧力单元 PRETS179对螺栓施加预紧力；螺栓和螺栓孔壁、腹板和腹板盖板以及翼缘板和翼缘板盖板间存在的接触，选用接触单元 CONTAC174 和 TARGE170 进行模拟。3.1.3 几何模型与材料属性采用与第二章算例相同的几何模型，由于该模型中螺栓主要受剪，，因此螺栓杆用圆柱体进行模拟。柱拼接节点和螺栓的几何模型如图 3-1、图 3-2 所示。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU391

【参考文献】

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本文编号：2668312