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轻型钢框架端板连接节点受力性能研究

杨立国  
【摘要】:梁柱端板连接节点是多层轻钢框架结构常用的节点连接型式之一,连接具有较强耗能能力,节点的脆断破坏较少,属于半刚性连接的范畴,成为目前研究和应用的热点。端板连接节点由于其几何形态的复杂性,现有的节点计算方法并不十分令人满意,而且研究以普钢结构为主,因此多层轻钢框架梁柱端板连接节点的研究具有重要理论意义和工程应用价值。 本文利用通用有限元软件 ANSYS_6.1 综合考虑了材料非线性、几何非线性以及状态非线性的影响,同时考虑了螺栓预拉力和柱轴力的影响,对考虑摩擦系数、螺栓直径、柱的轴压比、端板厚度、加劲肋的设置等参数不同的 5 个衍生系列 15 个试件进行了单调和循环荷载作用下有限元数值模拟,对连接节点的刚度、强度和延性进行了分析研究。有限元计算结果分析研究的主要结论:(1)随着端板厚度的增加节点的初始转动刚度和承载能力都提高,在端板厚度相同的试件中,设置加劲肋的试件比无加劲肋的承载力高,设置加劲肋的作用比增加端板厚度对提高初始转动刚度和承载力更有效。(2)设置柱腹板、端板加劲肋和柱腹板补强板可较大的提高节点的初始转动刚度和承载能力。(3)单独改变螺栓直径或摩擦系数来提高承载能力,都使梁柱连接的延性降低,塑性转角减小,滑移推迟,而承载能力并没有大的提高。(4)柱轴力的改变对于梁柱连接有较大的影响,轴力的增加使得连接的强度和刚度有所降低,适当控制柱的轴压比小于 0.6 较合理。本文认为,端板的厚度和加劲肋的设置是影响梁柱端板连接节点受力性能的主要因素,在节点连接的抗震设计中需设置柱腹板加劲肋,宜设置端板加劲肋,必要时加设柱腹板、翼缘补强板,而且端板不宜太厚以防止延性降低过大。 本文的有限元模拟考虑了三重非线性,计算结果较精确,为轻钢框架梁柱节点连接的理论和设计方法的研究、以及探索新型的节点形式提供了有价值的数据和参考依据。


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