空間鋼框架梁柱端板連接的有限元分析.pdf

1、目前，對(duì)鋼框架半剛性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的分析研究工作集中在平面鋼框架上。經(jīng)國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的努力研究，平面鋼框架半剛性強(qiáng)軸節(jié)點(diǎn)和弱軸節(jié)點(diǎn)的非彈性分析方法己經(jīng)比較完備，實(shí)踐也證明可以用于一般的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但是對(duì)空間鋼框架的研究十分匱乏，而實(shí)際工程中的鋼框架節(jié)點(diǎn)都處于三維受力狀態(tài)，用平面框架代替空間框架的假定方法忽略了結(jié)構(gòu)整體的空間耦合效應(yīng)，與實(shí)際結(jié)構(gòu)狀況不符，因此對(duì)空間鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析有重要的意義。
　　本文以國(guó)外學(xué)者Cabrer

2、o所建立的空間鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)端板連接等比例加載實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)，利用ABAQUS軟件建立有限元模型，將有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證建模的準(zhǔn)確性。
　　本文依據(jù)相關(guān)國(guó)內(nèi)規(guī)范，對(duì)空間鋼框架H型梁柱端板連接進(jìn)行參數(shù)化有限元分析。通過(guò)改變端板尺寸和鋼柱尺寸，選用五種組合類型進(jìn)行對(duì)比，每一種組合都其對(duì)應(yīng)的中節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)軸邊節(jié)點(diǎn)、弱軸邊節(jié)點(diǎn)、角節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)單軸節(jié)點(diǎn)。分析了每種組合中空間節(jié)點(diǎn)與單軸節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力和初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，探討了端板厚度和柱

3、截面對(duì)中節(jié)點(diǎn)受力性能的影響。五種組合工況下，空間節(jié)點(diǎn)等比例加載時(shí)強(qiáng)軸和弱軸有一定的相互作用，與單軸加載相比，多數(shù)節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力和初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度均呈現(xiàn)提高的趨勢(shì)。對(duì)中節(jié)點(diǎn)而言，強(qiáng)軸節(jié)點(diǎn)的端板越薄，受拉區(qū)端板在受力方向上的位移就越大；柱截面改變對(duì)強(qiáng)軸節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力基本無(wú)影響，對(duì)弱軸節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力影響較大。
　　本文研究在沒(méi)有明顯的強(qiáng)軸和弱軸區(qū)分的情況下，端板連接半剛性空間節(jié)點(diǎn)的性能，為此引入了方管柱和膨脹螺栓這兩種構(gòu)件。為了研究端

4、板的相對(duì)厚度和兩個(gè)軸向上橫梁的相對(duì)尺寸對(duì)空間節(jié)點(diǎn)相互作用的影響，本文共采用五種組合形式進(jìn)行對(duì)比，對(duì)每組合的中節(jié)點(diǎn)和其對(duì)應(yīng)的單軸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模。根據(jù)有限元模型的結(jié)果，探討了不同端板厚度和不同梁高對(duì)空間節(jié)點(diǎn)相互作用的影響，對(duì)比分析了五種組合下節(jié)點(diǎn)的初始轉(zhuǎn)動(dòng)剛度。不同厚度的方鋼管柱端板連接的中節(jié)點(diǎn)抗彎承載力均比單軸節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力提高約20％。兩個(gè)軸向的節(jié)點(diǎn)抗彎剛度不同時(shí)，較弱節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力均比單軸節(jié)點(diǎn)的有較大幅度提高，較強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的抗彎承載力提