隔板貫通式箱型柱—工字鋼梁鋼框架節(jié)點抗震性能研究.pdf

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

2、共設計了4個節(jié)點試件。JD1和JD2隔板厚度為8mm,隔板懸挑長度分別為25mm和50mm。JD3和JD4隔板厚度為10mm,隔板懸挑長度分別為25mm和50mm。在節(jié)點低周循環(huán)加載試驗的基礎上,通過試驗數(shù)據(jù)的整理和分析,對節(jié)點的滯回性能、承載力、耗能能力、強度和剛度退化規(guī)律等進行研究。利用大型通用有限元軟件ANSYS共建立8個模型,其中4個與試驗試件相同,另外4個以JD4試件尺寸考慮軸壓比的不同。模型考慮幾何非線性、材料非線性進行仿真

3、分析,闡明了節(jié)點在低周循環(huán)荷載作用下的受力性能和隔板的應力分布規(guī)律。對比分析表明有限元數(shù)值計算結(jié)果與試驗結(jié)果能較好地吻合。
　　試驗和有限元分析結(jié)果表明,通過高強螺栓連接的鋼結(jié)構箱型柱與工字鋼梁節(jié)點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,對節(jié)點的受力性能有顯著影響。隔板厚度由8mm增大至10mm,節(jié)點的承載力提高了約3

4、0％。但是隔板懸挑長度從25mm增大至50mm,節(jié)點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力水平,由此可知過大的懸挑長度在受力上沒有必要,而且還會占用一定的建筑空間。而軸壓比對節(jié)點受力性能影響較小。要保證足夠的隔板厚度,建議大于梁翼緣厚度來保證節(jié)點傳力的可靠性;隔板懸挑長度的增大對節(jié)點受力性能影響相對較小,但應避開焊縫熱影響區(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螺栓孔削弱截面處鋼材應力水