节点连接形式对连柱钢框架子结构抗震性能影响分析
发布时间：2021-06-29 12:27
连柱钢框架体系是一种双重抗侧力无支撑框架结构,为了研究梁柱节点连接形式对连柱钢框架体系抗震性能的影响,本文采用ABAQUS有限元分析软件建立了梁柱节点焊接连接（FJ1）和腹板螺栓连接（FJ2）两种节点连接形式的连柱钢框架子结构有限元分析模型,并通过改变耗能连梁长度得到了两组试件各自的破坏模式、节点刚度、滞回曲线、骨架曲线等性能指标,对比分析了不同节点连接形式对子结构抗震性能的影响。分析结果表明:不同节点连接形式下,连柱钢框架子结构均具有良好的屈服时序和耗能能力,塑性变形均主要集中在耗能连梁上;梁柱节点仅腹板采用螺栓连接时,节点刚度、结构抗侧刚度均比梁柱节点采用焊接时小,梁柱可以发生相对转动,传递的弯矩减小,框架结构可以发生更大的变形,耗能连梁进入塑性程度高,耗散能量多;随着耗能连梁长度的增加,两种节点连接形式的结构承载力、耗能能力均逐步提高,刚度均呈现先增大后减小的趋势,建议两种节点连接形式下耗能连梁长度取值范围均为0.98Mp/Vp～1.47Mp/Vp。
【文章来源】：工程抗震与加固改造. 2020,42(05)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
FJ1-Base试件尺寸
FJ2-Base试件在FJ1-Base试件的基础上，仅将框架梁柱节点改为腹板螺栓连接，其余构件均不变。试件FJ2-Base中连接板采用Q235B级钢，板厚12mm，共4根螺栓，螺栓采用10.9级的M22的摩擦型高强螺栓，栓孔为24mm，框架梁端到柱翼缘间隙为15mm，摩擦系数为0.45。节点详图见图2。1.2 分析参数的选取
在模拟连接节点时，焊接截面均采用绑定接触(Tie)连接，由于耗能连梁端板与毗邻双柱翼缘采用高强螺栓连接或者采用焊接对结构的抗震性能影响很小，为简化计算，将端板和翼缘采用Tie连接来模拟。模型FJ1系列中的梁柱全焊接连接节点也采用Tie连接来模拟。在模型FJ2系列中需设置多个接触对:螺栓杆与梁腹板孔及连接板螺栓孔接触;螺栓帽与连接板接触;连接板与梁腹板接触。接触面法线方向采用“硬接触”(hard contact)，切线方向采用库伦摩擦，摩擦系数取0.45。螺栓的预拉力取190k N，需要分三步施加:(1)先沿垂直栓杆截面方向施加10N，让模型的接触关系平稳建立起来;(2)将预应力增加到190k N;(3)固定栓杆长度。定义子结构边界条件时，选取柱端截面的形心作为参考点(共8个参考点)，将这8个参考点分别与柱端截面进行耦合(Coupling)。(1)子结构底部为铰接，约束子结构底部4个耦合点的X,Y,Z三个方向上的位移自由度;(2)定义柱顶4个耦合点的约束条件时，释放竖直方向Y轴上的位移约束和绕Z轴的转动约束，约束所有的面外自由度，防止面外失稳。在柱顶施加水平荷载，采用位移控制加载。有限元分析模型见图4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]连柱钢框架体系子结构的抗震性能有限元分析[J]. 芮俊雄,赵宝成. 工程抗震与加固改造. 2017(04)
[2]连柱钢框架结构抗震性能研究[J]. 郑轶,赵宝成. 钢结构. 2017(06)
[3]不同节点连接方式下钢板剪力墙抗震性能研究[J]. 张淑云,赵帅辉. 钢结构. 2016(07)
[4]配置耗能梁的复合高强钢框架抗震性能试验研究[J]. 陈以一,柯珂,贺修樟,刘志瑞. 建筑结构学报. 2015(11)
[5]结构抗震设计的新概念——可恢复功能结构[J]. 吕西林,陈云,毛苑君. 同济大学学报(自然科学版). 2011(07)
[6]基于多点位移控制的推覆分析算法[J]. 黄羽立,陆新征,叶列平,施炜. 工程力学. 2011(02)
[7]梁柱节点刚度对无支撑钢框架性能的影响[J]. 郭兵,雷淑忠. 山东建筑大学学报. 2010(03)
[8]K形和Y形偏心支撑钢框架滞回性能试验研究[J]. 于安林,赵宝成,李仁达,沈淼. 建筑结构. 2010(04)
[9]焊接及螺栓连接钢框架的循环加载试验研究[J]. 郭兵,郭彦林,柳锋,李光明,迟云. 建筑结构学报. 2006(02)
硕士论文
[1]盖板加强节点刚性连接钢框架子结构的抗震性能研究[D]. 陶长发.苏州科技学院 2014
本文编号：3256444
【文章来源】：工程抗震与加固改造. 2020,42(05)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
FJ1-Base试件尺寸
FJ2-Base试件在FJ1-Base试件的基础上，仅将框架梁柱节点改为腹板螺栓连接，其余构件均不变。试件FJ2-Base中连接板采用Q235B级钢，板厚12mm，共4根螺栓，螺栓采用10.9级的M22的摩擦型高强螺栓，栓孔为24mm，框架梁端到柱翼缘间隙为15mm，摩擦系数为0.45。节点详图见图2。1.2 分析参数的选取
在模拟连接节点时，焊接截面均采用绑定接触(Tie)连接，由于耗能连梁端板与毗邻双柱翼缘采用高强螺栓连接或者采用焊接对结构的抗震性能影响很小，为简化计算，将端板和翼缘采用Tie连接来模拟。模型FJ1系列中的梁柱全焊接连接节点也采用Tie连接来模拟。在模型FJ2系列中需设置多个接触对:螺栓杆与梁腹板孔及连接板螺栓孔接触;螺栓帽与连接板接触;连接板与梁腹板接触。接触面法线方向采用“硬接触”(hard contact)，切线方向采用库伦摩擦，摩擦系数取0.45。螺栓的预拉力取190k N，需要分三步施加:(1)先沿垂直栓杆截面方向施加10N，让模型的接触关系平稳建立起来;(2)将预应力增加到190k N;(3)固定栓杆长度。定义子结构边界条件时，选取柱端截面的形心作为参考点(共8个参考点)，将这8个参考点分别与柱端截面进行耦合(Coupling)。(1)子结构底部为铰接，约束子结构底部4个耦合点的X,Y,Z三个方向上的位移自由度;(2)定义柱顶4个耦合点的约束条件时，释放竖直方向Y轴上的位移约束和绕Z轴的转动约束，约束所有的面外自由度，防止面外失稳。在柱顶施加水平荷载，采用位移控制加载。有限元分析模型见图4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]连柱钢框架体系子结构的抗震性能有限元分析[J]. 芮俊雄,赵宝成. 工程抗震与加固改造. 2017(04)
[2]连柱钢框架结构抗震性能研究[J]. 郑轶,赵宝成. 钢结构. 2017(06)
[3]不同节点连接方式下钢板剪力墙抗震性能研究[J]. 张淑云,赵帅辉. 钢结构. 2016(07)
[4]配置耗能梁的复合高强钢框架抗震性能试验研究[J]. 陈以一,柯珂,贺修樟,刘志瑞. 建筑结构学报. 2015(11)
[5]结构抗震设计的新概念——可恢复功能结构[J]. 吕西林,陈云,毛苑君. 同济大学学报(自然科学版). 2011(07)
[6]基于多点位移控制的推覆分析算法[J]. 黄羽立,陆新征,叶列平,施炜. 工程力学. 2011(02)
[7]梁柱节点刚度对无支撑钢框架性能的影响[J]. 郭兵,雷淑忠. 山东建筑大学学报. 2010(03)
[8]K形和Y形偏心支撑钢框架滞回性能试验研究[J]. 于安林,赵宝成,李仁达,沈淼. 建筑结构. 2010(04)
[9]焊接及螺栓连接钢框架的循环加载试验研究[J]. 郭兵,郭彦林,柳锋,李光明,迟云. 建筑结构学报. 2006(02)
硕士论文
[1]盖板加强节点刚性连接钢框架子结构的抗震性能研究[D]. 陶长发.苏州科技学院 2014
本文编号：3256444
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