大尺寸双腹板顶底角钢连接边柱组合节点试验与理论研究

发布时间：2020-05-13 09:39

【摘要】：在国家大力推广装配式建筑的前提下,钢结构具有轻质高强、施工方便以及重复使用率高的特点,双腹板顶底角钢连接具有良好的装配式性能。对双腹板顶底角钢连接节点的研究不能忽略混凝土楼板对结构的组合作用,同时为了更好的匹配节点的承载力要求,可以采用大尺寸角钢进行连接。因此在组合框架中用大尺寸角钢连接钢梁柱以及混凝土楼板的结构称为大尺寸双腹板顶底角钢组合节点。本文主要是研究大尺寸双腹板顶底角钢连接边柱组合节点的力学性能,具体包括以下工作:(1)阅读大量的国内外文献,对顶底角钢连接节点、双腹板顶底角钢连接节点以及带角钢的组合节点进行了总结归纳,包括连接的分类、连接的力学性能等等内容。(2)对四个大尺寸双腹板顶底角钢组合节点进行循环加载试验,采用梁端加载,通过试验得到了连接的弯矩转角曲线,对试验现象进行详细的阐述。通过得到的试验数据对组合节点的抗震性能包括节点的延性、耗能能力、强度退化、刚度退化等进行分析。(3)基于试验的组合节点尺寸进行有限元建模,将有限元模拟结果与试验结果进行对比验证有限元模拟的有效性,同时对组合节点的各部件的应力进行分析对比。(4)基于有限元模型的有效性,改变组合节点的关键参数建立有限元模型,对组合节点的力学性能进行比对,为组合节点的工程设计建议提供基础。(5)基于试验数据以及有限元模拟的结果,利用组件法计算大尺寸双腹板顶底角钢组合节点在承受正弯矩与负弯矩两种情况下的初始转动刚度。通过以上的工作进行了试验与理论研究,得到了以下重要结论:(1)大尺寸双腹板顶底角钢组合边柱节点的滞回曲线呈现明显的捏缩效应,主要原因由于腹板角钢、大尺寸角钢在承受剪力方向滑移效应明显。(2)在忽视上部承压混凝土的情况下,上下均采用大尺寸角钢的组合节点,其耗能能力最强,且仍能满足美国AISC抗震设计规范中对特殊抗弯钢框架抗震设计需求。(3)楼板内焊接纵向钢筋能够有效的提高节点负弯矩作用下的节点刚度与承载力。(4)节点在正弯矩作用下,组合节点中混凝土楼板的局部承压作用比设置大尺寸角钢更有效的提高节点抗弯承载力与极限承载力。(5)对于大尺寸角钢组合节点,顶底角钢增设加劲肋对节点的刚度与极限承载力有显著的提升,同时节点的延性性能较好,因此建议工程实例中大尺寸角钢增设加劲肋。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.9

【参考文献】

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本文编号：2661755