鑄鋼件連接鋼框架梁柱節(jié)點性能及設計方法研究.pdf

1、鑄鋼連接件采用鑄造技術,可以更靈活調整材料的性能,獲得軋制和焊接難以制造的形狀。鋼框架梁柱節(jié)點采用鑄鋼件連接可根據(jù)設計要求選擇鑄鋼件尺寸,以獲得所需要的靜動力性能。全螺栓連接避免節(jié)點施焊帶來的弊端,施工速度快,有利于鋼框架結構進一步推廣應用。
　　本文綜合分析了半剛性節(jié)點形式的優(yōu)缺點,根據(jù)節(jié)點設計構造要求,提出了可用于連接鋼框架梁柱的鑄鋼件基本形式。變換鑄鋼件參數(shù)對節(jié)點進行靜力及滯回試驗,并應用 ANSYS軟件進一步擴大參數(shù)分析。

2、對鑄鋼件連接的梁柱節(jié)點靜力性能、滯回性能以及螺栓受力性能進行研究,探討了節(jié)點的靜動力特性,在此基礎上提出了相關指標的計算和模擬方法以及相關設計建議。
　　變換鑄鋼件水平肢、豎肢和肋板厚度對采用鑄鋼件連接的梁柱節(jié)點進行靜力性能試驗研究,獲得了節(jié)點的破壞模式、彎矩轉角關系等相關數(shù)據(jù)。分析結果表明:鑄鋼件豎肢和肋板厚度變化對節(jié)點靜力性能有顯著影響,其厚度的加大可以改變鑄鋼件及節(jié)點的破壞模式,增大節(jié)點的剛度和承載能力。有限元變參數(shù)分析變化

3、了鑄鋼件豎肢厚度、鑄鋼件水平肢厚度、鑄鋼件肋板厚度、梁翼緣厚度、梁腹板厚度、柱翼緣厚度、柱腹板厚度、螺栓直徑等參數(shù),分析獲得更具普遍意義的數(shù)據(jù),表明該節(jié)點形式符合半剛性節(jié)點的基本特征。在變形分析的基礎上,提出了鑄鋼件抗拉、抗彎剛度的計算方法;判定了鑄鋼件破壞模式及其影響因素,提出了鑄鋼件抗拉承載力的計算方法;結合組件法計算思想,提出了鑄鋼件連接梁柱節(jié)點初始轉動剛度、彈塑性抗彎承載力的計算方法;根據(jù)彎矩轉角關系曲線特點,提出了可行的彎矩轉

4、角關系曲線模擬方法。
　　變換鑄鋼件水平肢、豎肢和肋板厚度對采用鑄鋼件連接的梁柱節(jié)點進行滯回性能試驗研究,獲得了節(jié)點滯回曲線、粘滯阻尼系數(shù)等相關數(shù)據(jù)。分析結果表明:鑄鋼件的塑性變形可以給節(jié)點帶來更大的轉動能力,增大了節(jié)點的延性,可以充分利用鑄鋼件延性耗能,獲得節(jié)點更有效的耗能能力。鑄鋼件豎肢和肋板厚度變化導致了節(jié)點破壞模式的變化,對節(jié)點滯回性能也有顯著影響。有限元變參數(shù)分析變化了豎肢厚度、肋板厚度、水平肢厚度,獲得了滯回性能相關指

5、標。等效粘滯阻尼系數(shù)對比表明,節(jié)點的耗能能力受豎肢厚度影響較大。根據(jù)節(jié)點滯回曲線特點,提出了彎矩轉角關系曲線模擬方法。
　　變換鑄鋼件水平肢、豎肢和肋板厚度對鑄鋼件螺栓連接進行受拉試驗研究,獲得了螺栓內力與外力關系等相關數(shù)據(jù)。試驗結果表明:撬力的存在顯著地增大了螺栓的內力,并且由于拉力的偏心,產(chǎn)生了不可忽略的彎矩。有限元分析對影響螺栓截面內力的因素進行探討,獲得了螺栓所受拉力和彎矩變化趨勢,提出了適用于本文鑄鋼件形式的螺栓內力計算