隔板貫通式箱型柱—工字鋼梁鋼框架節(jié)點(diǎn)抗震性能研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)是聯(lián)系水平受力構(gòu)件和豎向受力構(gòu)件的關(guān)鍵部位,安全可靠的節(jié)點(diǎn)連接對(duì)結(jié)構(gòu)形成有效的空間抗側(cè)體系起到至關(guān)重要的作用。箱型截面柱在兩個(gè)主軸方向剛度相同,并且抗扭剛度大,與H型截面柱相比更適合應(yīng)用于雙向抗側(cè)的鋼結(jié)構(gòu)框架中。箱型柱與工字鋼梁形成的框架結(jié)構(gòu)體系成為新的發(fā)展方向。
　　本文對(duì)箱型柱與工字鋼梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究和有限元分析。為了考察隔板厚度和隔板懸挑長(zhǎng)度對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能的影響,并得到隔板厚度和隔板懸挑長(zhǎng)度合理的取值范圍,本文

2、共設(shè)計(jì)了4個(gè)節(jié)點(diǎn)試件。JD1和JD2隔板厚度為8mm,隔板懸挑長(zhǎng)度分別為25mm和50mm。JD3和JD4隔板厚度為10mm,隔板懸挑長(zhǎng)度分別為25mm和50mm。在節(jié)點(diǎn)低周循環(huán)加載試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析,對(duì)節(jié)點(diǎn)的滯回性能、承載力、耗能能力、強(qiáng)度和剛度退化規(guī)律等進(jìn)行研究。利用大型通用有限元軟件ANSYS共建立8個(gè)模型,其中4個(gè)與試驗(yàn)試件相同,另外4個(gè)以JD4試件尺寸考慮軸壓比的不同。模型考慮幾何非線性、材料非線性進(jìn)行仿真

3、分析,闡明了節(jié)點(diǎn)在低周循環(huán)荷載作用下的受力性能和隔板的應(yīng)力分布規(guī)律。對(duì)比分析表明有限元數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果能較好地吻合。
　　試驗(yàn)和有限元分析結(jié)果表明,通過高強(qiáng)螺栓連接的鋼結(jié)構(gòu)箱型柱與工字鋼梁節(jié)點(diǎn)具有較好的受力性能,傳力路徑明確。承載力退化和剛度退化穩(wěn)定,各試件的位移延性系數(shù)均大于3,等效粘滯阻尼系數(shù)介于0.161~0.215。隔板是主要傳力部位,對(duì)節(jié)點(diǎn)的受力性能有顯著影響。隔板厚度由8mm增大至10mm,節(jié)點(diǎn)的承載力提高了約3

4、0％。但是隔板懸挑長(zhǎng)度從25mm增大至50mm,節(jié)點(diǎn)的承載力只提高了約6%,而且隔板懸挑的外圍部分始終處于較低的應(yīng)力水平,由此可知過大的懸挑長(zhǎng)度在受力上沒有必要,而且還會(huì)占用一定的建筑空間。而軸壓比對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能影響較小。要保證足夠的隔板厚度,建議大于梁翼緣厚度來保證節(jié)點(diǎn)傳力的可靠性;隔板懸挑長(zhǎng)度的增大對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能影響相對(duì)較小,但應(yīng)避開焊縫熱影響區(qū),建議至少取25mm,但是不宜太大。隔板上距離柱表面最近的兩個(gè)螺栓孔削弱截面處鋼材應(yīng)力水