箱形节点域工字形柱弱轴外伸端板连接的抗震性能研究

发布时间：2020-11-05 03:56

　　 为解决传统工字形柱弱轴连接抗震性能较差的问题,提出一种适用于工字形柱的箱形节点域外伸端板弱轴连接。运用有限元软件ABAQUS对四种不同节点域构造形式的端板连接进行低周反复荷载作用下的力学性能比较分析,通过研究节点破坏形态及等效塑性应变、弯矩-转角曲线、耗能能力及刚度分类等,表明本文箱形节点域外伸端板连接节点具有较好的抗震性能。基于此连接基础上,采用有限元变参数模拟分析方法,研究蒙皮板、螺栓型号,级别及排列方式、螺栓间距、端板、加劲肋等对新型连接抗震性能的影响。根据有限元模拟分析结果得到的主要结论如下:(1)箱形节点域工字形柱弱轴外伸端板连接相对于其他形式弱轴端板连接而言,能提供更高的强度和刚度,阻止节点域产生较大的塑性变形,具有明显的“强节点域”特征。连接在循环荷载作用下具有较好的抗震性能。(2)蒙皮板高度的改变对节点破坏形态和各力学性能指标影响不大,根据构造取蒙皮板与端板等高即可,考虑压型钢板组合楼盖的影响,建议蒙皮板高度上下伸出梁翼缘至少150mm。(3)随着端板或蒙皮板厚度的增加,节点破坏形式主要由端板或蒙皮板屈曲破坏转变为梁端出现塑性铰破坏。由此给出了端板和蒙皮板的取值范围。(4)增加螺栓数量或增大螺栓直径能提高节点刚度和耗能,但节点塑性转动能力减小。(5)螺栓中距和边距的增大对节点破坏形态和各力学性能指标影响不大,但螺栓中距的增加能有效降低螺栓孔处蒙皮板的塑性变形。从保护节点域方面考虑,螺栓中距可在满足螺栓孔间距要求基础上取大值,而螺栓边距可从节约钢材的角度考虑满足螺栓间距最低要求即可。(6)不同形式加劲肋均能起到使梁上塑性铰外移,减缓蒙皮板及焊缝应力,同时提高节点初始转动刚度及承载力的作用。采用三角形加劲肋或梯形加劲肋对节点力学性能影响不大,但加劲肋边长之比的变化对节点性能影响较为显著。加劲肋长短边之比约为2:1时,节点连接综合性能较好,建议采用。(7)按欧洲EC3刚度分类标准,对于本文研究的箱形节点域外伸端板连接,端板或蒙皮板屈曲破坏的节点为半刚性连接,发生梁翼缘塑性铰破坏的节点分类一般为刚性节点。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU352.11
【部分图文】：

图 1.1 卢林枫等人提出的1.2 梁柱端板连接的研究现状1.2.1 国内梁柱端板连接的研究现状2002 年郭兵等[6]初次对 8 个端板连接试件轴力及加劲肋等对节点滞回性能的影响，并通性能作了进一步分析。结果表明，端板连接具的厚度、加劲肋的设置对节点的力学性能有明及螺栓连接的钢框架的滞回性能进行对比，对架进行了循环荷载试验研究及动力性能研究。连接的钢框架的滞回性能及承载能力要高于端2005 年清华大学施刚、石永久等[8]对 1 个

第一章 绪论。agawa 等[27-28]先后提出了两种新型加强式端板连接方式，见图 1.3 所示，通的布置来对节点进行加强，主要目的是为了不布置横向加强肋，以满足建等需求，故也叫通道板连接。通过对该新型连接进行数值模拟分析和循环，着重分析了其传力途径及承载力大小，结果表明该连接可以对端板螺栓的作用。

a) 适合弱轴连接的通道板加强方式 (b) 加强强轴连接的通道板连接方图 1.3 Tagawa 等人提出的连接方式rero 和 Bayo[29-30]提出了如图 1.4 所示的新型三维节点，强弱轴均为外轴方向由两块分离的端板组成，并对该节点进行了强弱轴比例加载试端板的厚度增加时，强弱轴的承载能力和转动刚度均增大，强弱轴同结构行为均有很大影响。并通过 EC3 中组件的方法提出了该连接的力有限元验证。
【参考文献】

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本文编号：2871090