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《同济大学》 2006年
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平端板连接半刚性梁柱组合节点的试验与理论研究

石文龙  
【摘要】:高强度螺栓端板连接是钢结构连接的主要方式之一,具有施工方便、承载力高、连接刚度大等特点。传统的设计和分析都将框架的梁柱节点处理成理想的刚接或铰接。然而,实际工程中的连接一般很难达到这两种理想状态,大部分连接的受力性能介于这两者之间,为半刚性连接。在组合框架中,组合楼板和纯钢梁柱节点组成了一种新的连接形式一半刚性组合连接。 本文是在国家杰出青年科学基金(50225825)和土木工程防灾国家重点试验室开放课题的共同资助下完成的,主要研究了半刚性平端板连接梁柱组合节点的工作性能,具体包括以下工作: (1) 在查阅大量国内外文献的基础上,对近几十年来半刚性连接组合节点的理论和试验研究做了一个比较全面的回顾和总结,包括连接的分类、连接弯矩—转角关系的数学形式等内容。 (2) 开展了梁柱组合节点低周反复荷载试验,梁柱连接采用高强度螺栓平端板形式。进行了一个纯钢节点、两个组合节点的低周反复荷载试验。采用柱顶水平加载模式,连接的一侧承受负弯矩,而另一侧承受正弯矩。通过试验,得到了连接的弯矩—转角关系,对试验现象和结果进行了比较详细地阐述和分析。 (3) 进行了平端板连接梁柱组合节点的拟动力试验,共两个试件。试验采用经过调幅的具有不同地震加速度峰值的Ispara地震波作为激励进行加载,对试件在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回性能、刚度和耗能进行分析,对试验现象和结果进行了比较详细地阐述和分析。 (4) 基于现有的试验数据以及组合节点抗弯承载力的研究成果,利用塑性分析方法,提出了一种计算平端板连接组合节点抗弯承载力的方法,考虑了连接承受正弯矩作用和负弯矩作用两种情况。本文给出的平端板连接梁柱组合节点抗弯承载力的计算方法,可以考虑节点承受非对称荷载作用的情况以及作用在连接上的剪力、高强度螺栓撬力等因素的影响。如果将组合连接的配筋率取为零,不考虑组合楼板的影响,使用该方法同样可以计算平端板连接梁柱纯钢节点在承受负弯矩作用时的抗弯承载力。 (5) 给出了柱腹板抗压、抗拉和抗剪刚度,钢筋抗拉刚度,柱翼缘和端板抗弯刚度,螺栓抗拉刚度,混凝土楼板抗压刚度等。利用组件法,分别推导了组合节点在正、负弯矩作用下初始转动刚度的计算方法。 (6) 针对平端板连接承受正、负弯矩作用的情况,分别给出了平端板连接组合节点转动能力的计算方法。对组合节点转动能力的研究,包含下列两方面的内容:第一,组合节点可获得的极限转动能力;第二,组合节点所需的转动能力,这主要是为满足组合梁端部转动能力而提出的要求,以实现其弯矩重分配的要求。 (7) 给出了平端板连接弯矩—转角关系的设计曲线,包括单调加载和循环加载两个方面。在单调荷载作用下,连接的设计曲线有三线性和幂函数两种形式;在循环荷载作用下,本文给出的连接滞回设计曲线同样包含两种形式:第一种,骨架曲线采用与单调荷载作用下相同的三线性形式,滞回模型采用最大点指向形式;第二种,骨架曲线采用与单调荷载作用下相同的三参数幂函数形式。 (8) 给出了一种平端板连接梁柱组合节点的建议设计方法,并选取算例进行了说明。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU391

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