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钢管混凝土柱与桁架穿心螺栓端板式节点试验研究及理论分析

朱浩  
【摘要】:交错桁架结构体系是一种经济、实用、高效的结构体系,近几年来受到国内外学者的广泛关注,但针对于桁架与柱的节点连接研究较少,前人对钢管混凝土柱与桁架的节点研究主要有内隔板节点形式和外隔板节点形式等。内隔板节点应用于柱截面较大的情况较方便,外隔板节点需要足够大的水平环板以保证节点的强度,用钢量比内隔板大。穿心螺栓端板式连接节点是一种新型的节点形式,这种节点形式充分发挥了工厂焊接,工地栓接的施工方式,减少了施工上的不利因素对节点性能的影响。基于此,本文对钢管混凝土柱与桁架采用穿心螺栓端板式连接节点进行相应的研究,旨在设计开发一种合理可行的节点形式,为工程实践提供参考。 本文设计了两种不同端板厚度的钢管混凝土柱与桁架穿心螺栓端板式节点试件,进行了节点试件在恒定柱轴力下反复加载试验,研究节点试件在反复荷载作用下的滞回性能、耗能能力、延性、强度退化和刚度退化等特征。同时对节点试件采用ANSYS有限元软件进行三维非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果基本吻合。最后通过不同参数节点模型的非线性有限元分析,探讨了轴压比、钢管壁厚度、混凝土强度等级、端板形式、螺栓等级及直径等对节点受力性能的影响。 试验研究表明,端板厚度对节点的承载力影响不大,但随着端板厚度的增加,节点的延性系数减小,节点耗能系数变小。有限元分析表明,轴压比、钢管壁厚对节点受力性能影响较大,相关研究成果可供实际应用参考。


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