新型方鋼管柱-H型鋼梁拼接外夾筒式節(jié)點(diǎn)靜力性能研究.pdf

1、隨著我國鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)形式也在不斷完善，可現(xiàn)有的一些節(jié)點(diǎn)形式由于存在傳力路徑不夠明確以及現(xiàn)場焊接施工影響節(jié)點(diǎn)質(zhì)量等問題，已經(jīng)不能很好的滿足實(shí)際工程應(yīng)用的要求。針對該現(xiàn)狀，本文提出了一種新型的半剛性節(jié)點(diǎn)——拼接外夾筒式節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)通過外夾筒和高強(qiáng)螺栓將方鋼管柱和H型鋼梁連接成一個整體，安裝簡便靈活，避免了現(xiàn)場焊接的缺陷，同時(shí)可以確保節(jié)點(diǎn)具有適當(dāng)?shù)某休d力和剛度，改善了節(jié)點(diǎn)的傳力路徑，為節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)提供了一定的參考依據(jù)。

2、r>　　本文主要通過試驗(yàn)研究和有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究新型方鋼管柱-H型鋼梁拼接外夾筒式節(jié)點(diǎn)在單調(diào)加載下的節(jié)點(diǎn)變形、應(yīng)力分布、梁端位移、轉(zhuǎn)動剛度、極限承載能力以及破壞特征等情況，考察該新型節(jié)點(diǎn)形式應(yīng)用的可行性，并針對節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式提出合理的改進(jìn)措施建議，最后選取現(xiàn)有的三種方法對節(jié)點(diǎn)的剛度類型進(jìn)行判別。具體的研究工作可以概括為以下幾個方面：
　?。?）不考慮平面鋼框架受水平作用力影響時(shí)，通過對兩個足尺“十字型”節(jié)點(diǎn)進(jìn)行近似同

3、步對稱單調(diào)靜力加載試驗(yàn)，初步研究靜載作用下節(jié)點(diǎn)的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系、受力特征、破壞過程、極限承載能力以及節(jié)點(diǎn)域范圍內(nèi)應(yīng)力的分布狀態(tài)和規(guī)律，對比分析不同外夾筒厚度對新型節(jié)點(diǎn)的極限承載能力和初始轉(zhuǎn)動剛度的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明該節(jié)點(diǎn)承載力較高，具有較好的轉(zhuǎn)動能力和延性特征；
　　（2）利用ANSYS有限元軟件建立節(jié)點(diǎn)的非線性有限元模型，研究節(jié)點(diǎn)的荷載-位移關(guān)系、彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系、抗彎承載力以及剛度等靜力性能，并將數(shù)值模擬結(jié)果與物理試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對

4、比分析，分析結(jié)果表明有限元計(jì)算結(jié)果具有一定的可靠性；
　?。?）考慮平面鋼框架受水平作用力影響時(shí)，利用ANSYS有限元軟件建立典型的“十字型”節(jié)點(diǎn)有限元模型，對典型節(jié)點(diǎn)施加反對稱的單調(diào)靜載作用，在此基礎(chǔ)上對其進(jìn)行參數(shù)分析，主要包括軸壓比、柱壁厚、柱鋼材屈服強(qiáng)度、外夾筒厚度、外夾筒懸挑件厚度、外夾筒鋼材屈服強(qiáng)度、蓋板厚度、界面摩擦系數(shù)以及高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力等，研究各參數(shù)變化對節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線的影響和節(jié)點(diǎn)的主要破壞形態(tài)，分析結(jié)果表明

5、：影響節(jié)點(diǎn)彎矩承載力的主要控制參數(shù)是柱壁厚、柱鋼材屈服強(qiáng)度、外夾筒及其懸挑件厚度和外夾筒鋼材屈服強(qiáng)度；影響節(jié)點(diǎn)初始剛度的主要控制參數(shù)為柱壁厚和外夾筒厚，節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)主要有柱截面屈曲破壞、外夾筒屈曲破壞以及拼接梁翼緣屈曲破壞等三種形式。最后對節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式提出合理的改進(jìn)建議，為實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供參考；
　?。?）簡要介紹劃分節(jié)點(diǎn)剛度類型的常用判別方法，基于Bjorhovde方法、EC3規(guī)范以及Hasan方法等三種分類標(biāo)準(zhǔn)對本文所提出