新型装配式异形钢节点抗震性能研究

发布时间：2020-07-29 14:21

【摘要】：对于钢结构的梁柱节点设计,会直接影响到建筑结构的可靠性、安全性、经济指标和使用功能,十分关键。预制装配化钢结构是建筑工业化发展的重要途径,迅速解决预制装配化钢结构关键技术建筑结构形式上的优化升级显得尤为重要。基于建筑结构的功能和经济因素考虑,本文提出了一种新型装配式异形钢节点,该种节点形式是将节点域附近的构造采用与等高梁节点构造相同措施,T型连接件腹板与低梁上翼缘焊接、同时与外环板通过螺栓连接,不仅有效地解决了构造干扰问题,而且减少了施工工序提高了施工速度。本文在已有的3个高低梁异形节点低周反复荷载试验的研究基础之上,讨论了是否采用T型连接件和节点两侧梁高比(h_(b2)/h_(b1)=0.5,0.75)两个设计参数对节点域剪力和耗能能力的影响。并在试验结果基础上,采用MSC.Marc 2012有限元软件进行了数值模拟分析。根据试验和有限元分析结果,对3个试件的应力分布及破坏模态进行有限元验证;在确保有限元模型的可靠性后,对高低梁异形节点的5个主要参数进行了有限元扩展分析,分析比较各参数对高低梁异形节点受力性能的影响。得到以下主要结论:(1)相同条件下,对照普通高低梁与柱异型节点试件,新型装配式异形钢节点试件应力集中主要发生在T型连接件与梁2的焊接处,且具有充足的延性,故通过T型连接装置,节点可获得设计所期望的失效模式;通过公式推导,进一步提出了T型连接装置的计算模型和设计方法,为今后应用于实际工程中提供了重要的参考依据。(2)梁截面高度相等(d_(b2)/d_(b1)=1)的高低梁异形节点在节点域的累计耗能能力、抗剪承载力、剪切变形、屈服点和塑性点承载力均显著高于梁截面高度不等(d_(b2)/d_(b1)≠1)的节点;但对于同为梁截面高度不等(d_(b2)/d_(b1)≠1)的节点,梁截面高度比对节点域受力性能的影响相对较小。宽厚比的增加可以显著降低节点的累计耗能、初始刚度和承载能力,对节点的屈服点和塑性点荷载值也有一定程度的影响,对节点的破坏形态影响较大。(3)随着轴压比的增加,初始刚度变化不明显,但累计耗能能力和抗剪承载力出现明显的降低趋势,在高轴压比下,节点域会提前进入屈服状态,正负向的数据也相差较大。随着梁柱宽度比的增加,初始刚度与累计耗能变化不大,但抗剪承载力有所提高,在屈服点和塑性点时的节点域高应力区面积也相应增大。梁翼缘宽厚比越小,节点的累计耗能越大,抗剪承载力越高,但其对于初始刚度和屈服点、塑性点等主要性能点的影响十分有限。(4)相比于带T形连接件的高低梁异形节点,带新型开孔H型钢阻尼器的节点,滞回曲线更饱满。影响新型开孔H型钢阻尼器的高低梁异形节点受力性能的因素有肢宽、高度和开孔形式等。肢宽越大或肢高越小时,阻尼器的初始刚度、屈服强度和等效粘滞阻尼系数就越大,滞回性能也越优良。无论是在开孔面积相同的情况下,还是肢宽相同时,菱形开孔H型钢阻尼器的应力分布最均匀,屈服刚度、初始刚度和等效粘滞阻尼系数也最大。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU391;TU352.11
【图文】：

武汉火车站大跨、大型的钢结构建筑

梁柱钢节点破坏图

图1.3两类钢节点

【参考文献】

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本文编号：2774080