裝配式多層鋼框架新型節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究與有限元分析.pdf

1、多層鋼框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系簡單、受力性能良好,也具有較好的抗震性能,因而應(yīng)用廣泛。采用全焊或栓焊混合連接形式的鋼框架節(jié)點(diǎn)在地震中常常發(fā)生源于焊縫的脆性破壞。為減少現(xiàn)場施工焊縫的使用、避免節(jié)點(diǎn)發(fā)生脆性破壞,本文設(shè)計(jì)了一種采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行鋼框架節(jié)點(diǎn)連接的新型箱形截面柱-H型鋼梁節(jié)點(diǎn)(簡稱HB節(jié)點(diǎn)),由這種新型節(jié)點(diǎn)組裝的多層鋼框架結(jié)構(gòu)稱為裝配式多層鋼框架結(jié)構(gòu)。
　　 本文首先依據(jù)梁柱節(jié)點(diǎn)的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系,將裝配式多層鋼框架結(jié)構(gòu)分為鉸接裝配

2、式、半剛接裝配式和剛接裝配式三類。然后依據(jù)我國相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求,按照等強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則,從懸臂梁段與柱的連接設(shè)計(jì)、梁拼接段的設(shè)計(jì)和柱拼接段的設(shè)計(jì)這三個方面對本文提出的新型剛接裝配式HB節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)結(jié)果表明,這種新型節(jié)點(diǎn)可以滿足我國相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。為了研究所設(shè)計(jì)新型HB節(jié)點(diǎn)的受力性能,本文設(shè)計(jì)了4個1/2縮尺的節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)試件,并對4個試件進(jìn)行了低周反復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,在地震作用下,新型節(jié)點(diǎn)梁拼接段上的高強(qiáng)螺栓會產(chǎn)生滑移,高強(qiáng)螺栓

3、的滑移會導(dǎo)致摩擦面摩擦系數(shù)的降低和高強(qiáng)螺栓中預(yù)拉力的損失,由于這兩個因素的影響,在梁拼接段上的高強(qiáng)螺栓滑移之后,梁拼接段的抗滑移承載力會降低到原先的35％左右。從試驗(yàn)中節(jié)點(diǎn)的等效粘滯阻尼系數(shù)可以看出,在節(jié)點(diǎn)屈服之后,新型節(jié)點(diǎn)的耗能能力會穩(wěn)定在一個較高的水平上。另外,新型節(jié)點(diǎn)在地震中的破壞多是懸臂梁段中橫隔板變截面處的斷裂破壞。在節(jié)點(diǎn)破壞時,節(jié)點(diǎn)的塑性轉(zhuǎn)角都超過了0.03rad,所以新型節(jié)點(diǎn)的破壞屬于延性破壞。為了進(jìn)一步研究新型節(jié)點(diǎn)梁拼接

4、處、柱連接板上以及高強(qiáng)螺栓中的應(yīng)力分布情況,本文在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上又對4個試驗(yàn)試件做了ANSYS有限元分析。將有限元分析結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果做比較,可以發(fā)現(xiàn)二者的結(jié)果較接近,說明本文在有限元分析模型中對試驗(yàn)試件所采用的簡化模擬方法是可行的。有限元分析表明,在地震作用下柱連接板沒有出現(xiàn)全截面屈服的現(xiàn)象,只是邊緣局部進(jìn)入了塑性。梁拼接段和柱拼接段的高強(qiáng)螺栓也都沒有出現(xiàn)全截面屈服的現(xiàn)象,說明新型節(jié)點(diǎn)中的高強(qiáng)螺栓在節(jié)點(diǎn)受力過程中基本不會破壞,也不會發(fā)