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冷弯型钢梁柱节点的受力性能研究

张健  
【摘要】: 本文通过试验及有限元法,对冷弯型钢梁柱节点的受力性能做了比较深入的研究。节点的构造如下:(1)梁、柱均采用双肢C型钢;(2)梁、柱之间以热轧钢板内插;(3)在C型钢的腹板处用高强螺栓与内插节点板相连;(4)节点的每一个构件只用四个高强螺栓连接。 在试验研究方面,进行了5个T形节点在反复荷载作用下的试验,研究了各组件板域的应变分布以及节点板板厚、螺栓间距,螺栓预拉力等因素对节点受力性能的影响,得到了节点在反复荷载作用下的M ?Φ和P ??滞回曲线,对节点的破坏机理、承载力退化、刚度退化、延性及耗能性能进行了相应的探索性分析。试验结果表明:该种构造的节点最终破坏都为梁截面的弯曲破坏,根据螺栓是否滑移可以将试验节点分为两类――Ⅰ类和Ⅱ类,Ⅰ类节点承载力高,承载力退化稳定,初始刚度大,刚度退化严重,耗能性能和延性较好;Ⅱ类节点除有Ⅰ类节点的其它特性外延性相对较差。 在有限元模拟方面,摸索出了一种使用壳单元和弹簧单元来模拟螺栓连接的简便方法,该法建模容易,运算时间短,通过和试验数据对比,发现该法精度较高;本文还建立了冷弯型钢梁柱抗弯节点的三维参数化有限元模型,套用正交设计法,进行了18个试件在单调荷载作用下的有限元计算,并运用数理统计方法处理试算结果,发现螺栓直径和螺栓间距对滑移荷载P_(slip)影响最大,而最大荷载P_(max)由C型钢屈服强度、厚度和截面高度决定。如果C型钢截面材料确定,螺栓直径对节点受力性能影响最大,节点板厚度对节点的初始刚度影响最大。 最后给出了这种节点的设计原则,为工程应用提供依据。


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