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钢结构半刚性连接的非线性分析

顾正维  
【摘要】: 钢结构的连接可分为刚性连接、半刚性连接、理想铰接。传统的钢框架分析和设计都假定梁与柱的连接是完全刚性的,或是按理想铰接的。而实际全部使用的连接都是介于刚性与理想铰接之间的半刚性连接。 1994年发生的北岭地震(Northridge Earthquake)和1995年发生在日本兵库县南部的阪神地震(Hyogoken Nanbu Earthquake)表明,采用刚性连接的梁柱节点延性较差,容易发生脆性破坏。而半刚性连接如角钢连接、伸展端板螺栓连接、T型钢连接等节点连接具有较强的耗能能力去抵抗一部分地震荷载,它能提供更多的屈服容量和延性容量,同时可节省点的用钢量,这使半刚性连接成为一种既经济又可靠的连接方式。 本文通过节点连接的足尺模型试验和有限元分析,对角钢连接和伸展端板螺栓连接的两类半刚性梁柱节点的承载性能、各组件的受力、螺栓的受力特征进行了研究,主要内容包括: 1.足尺试验:进行了两种角钢连接、三种伸展端板螺栓连接共五种梁柱节点的足尺试验,分析比较了它们在单调荷载作用下的承载力—位移的变化关系以及节点各连接件之间的应力应变关系。 2.有限元分析:根据试验中的五种节点形式,建立了与试验节点相类似的九种节点模型的有限元模型,使用通用有限元分析软件ANSYS,对模型进行了弹性和弹塑性分析,并且与试验结果进行了比较。 通过深入分析试验和有限元计算结果,作者取得了以下成果: 1,总结了五种节点的破坏模式,在有限元和试验结果对比的基础上,分析了不同节点中各组件的受力特征和荷载——位移变化规律以及不同节点的弹性刚度的大小。 2.本文的研究表明:伸展端板螺栓连接是一种既有较强的节点刚度又有较强的延性,是值得推广的一种半刚性的梁柱节点形式。两端伸展的端板螺栓连接(四排螺栓或五排螺栓)是一种较为理想的连接方式。 3.半刚性梁柱连接中的组件—螺栓,它在节点连接中起着至关重要的作用。螺栓在端板连接中的受力与很多因数有关,如:螺栓的预紧力、螺栓的排列位置、螺栓的直径、螺栓的材料等。螺栓在预紧力和外荷载的共同作用下,螺栓内部的受力是非线性变化的。 论文对厂高州蝶朴的受力性能进行了较深入的分析,为半刚性钢结点的设计提供 1多饮妃十. 卜达川1丁已成以,人W1纤对勾V点的半叫什卜连接的比l论和设计方法的研究以及探索新 w的W为*bL,仍供了有价值的数抓忖H参考依扰Z。


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