钢框架梁柱顶底T型钢连接的抗震性能研究

发布时间：2020-09-22 16:00

　　目前,钢结构工程设计中,为了简化计算,通常将钢框架的梁柱连接节点以理想铰接或理想刚接为假设条件进行分析计算,从而导致设计偏不安全或过于保守。而事实上,钢框架梁柱节点在实际工作状态中具有较好的非线性变形能力,它介于两种假设之间,被称为半刚性连接。梁柱顶底T型钢连接是最具典型的半刚性连接形式,节点中梁和柱的翼缘通过顶底T型钢采用高强螺栓连接在一起,节点组件中的很多因素都会影响到节点的受力状态。本文运用ABAQUS有限元软件,结合文献中的T型钢连接节点试验,首先对其进行数值模拟,对比试验和有限元分析的相似及不同之处,从而确定有限元建模的合理性。其次,采用“强节点弱构件”理念,对节点的构造加以改变,具体包括:顶底T型钢增设加劲肋、梁翼缘削弱、梁腹板开孔、T型钢加宽,分析不同构造节点在单向荷载作用下的力学性能和循环反复荷载作用下的抗震性能,得出以下结论:1)在单向荷载作用下,顶底T型钢增设加劲肋能大幅度提高节点的极限承载力,但是节点的延性相对较低;T型钢加宽后能够在提高节点承载力的同时,增加节点的延性;对梁翼缘削弱时,节点的极限承载力下降较小,但延性大幅度提高;对梁腹板采用圆孔削弱时,节点的极限承载力下降较小,但延性增幅最大。2)在循环反复荷载作用下,顶底T型钢增设加劲肋比T型钢加宽的承载力更大,但T型钢加宽能够更好提高节点的耗能能力;梁翼缘削弱和梁腹板开孔,二者的承载力相差不大,但相比BASE试件,耗能能力得到明显改善。3)节点在循环荷载作用下的极限承载力和变形程度都要高于单向荷载作用下的极限承载力和变形。4)节点区的梁、柱、T型钢、螺栓等部件在循环反复荷载作用下的弹性区域明显少于单调荷载作用,而且各部件区域达到材料极限强度的面积增加,材料强度得以充分发挥。
【学位单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU391;TU352.11
【部分图文】：

型钢,连接节点,梁柱,翼缘

1 绪论1.2 梁柱顶底 T 型钢连接节点的形式和特点1.2.1 梁柱顶底 T 型钢连接节点的形式图 1.2 所示为梁柱顶底 T 型钢连接节点形式，节点中梁和柱的翼缘通过顶底 T 型钢采高强度螺栓连接在一起，中间不连接。此种节点形式无需现场施焊，且预制安装都很便捷用钢量较少。顶底 T 型钢连接节点的性能和很多因素有关，如梁、柱、型钢、加劲肋、螺等。外部荷载较小，T 型钢连接节点是通过型钢翼缘与柱翼缘之间产生的摩擦力，抵抗垂剪力，顶部和底部 T 型钢产生一对拉压力，形成一对力平衡大部分弯矩，因此 T 型钢承受大部分剪切力和弯矩传动力清晰、施工方便，周期短、易于控制质量，工程应用前景广

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图 2.2 节点传力示意图顶底 T 型钢连接中，采用高强度螺栓摩擦型连接时，每个高强度螺栓连接的承算公式40]，如下：力特征为抗剪连接时：NnPfbv 0.9 （栓杆轴方向受拉力时：NPbt 0.8（时承受接触面间的剪力与杆轴方向的拉力时： 1bttbvvNNNN（强度螺栓摩擦型连接的轴心受力构件，连接处的强度按下式验算：fNns (1 0.5)

受拉,型钢,螺栓,摩擦面

2 顶底 T 型钢连接的理论基础 1 bttbvvNNNN（2.7）/1.2bvcN N（2.8）螺栓孔孔壁承压计算： cucN dtf（2.9）式中fn :传力摩擦面数目；：摩擦面系数；P：螺栓的预拉力；；ucbvbtN 、 N、N：螺栓的受拉、受剪、受压承载力设计值；vtN 、 N：螺栓所承受的剪力和拉力。3）受拉侧 T 型钢翼缘承载力受拉侧 T 型钢受力形式，见图 2.3 所示：

【参考文献】