薄柔鋼框架剛性端板連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法.pdf

1、薄柔構(gòu)件的組成板件為非厚實(shí)或薄柔截面，由于板件壁薄，梁柱構(gòu)件之間通常采用外伸式端板連接。在已有的薄柔鋼框架研究中要求梁柱端板連接節(jié)點(diǎn)滿足剛接要求，但并未提出可靠的設(shè)計(jì)方法，而按照我國現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的端板連接也不能保證節(jié)點(diǎn)的剛接。為配合薄柔鋼框架的推廣應(yīng)用，提出合理、簡便、可靠的剛性端板連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法已是工程所需，圍繞這一主題有兩方面的工作：節(jié)點(diǎn)組件的設(shè)計(jì)和節(jié)點(diǎn)剛度的計(jì)算。 本文首先對30個(gè)薄柔構(gòu)件端板連接進(jìn)行了單調(diào)和反復(fù)加載試驗(yàn)

2、。以板件寬厚比、板件厚度和桿件傾角作為梁構(gòu)件的參數(shù)，以焊縫形式、端板厚度和端板加勁肋作為連接的參數(shù)。試驗(yàn)研究對比了連接和桿件的強(qiáng)度關(guān)系，考察了各參數(shù)對連接性能的影響，討論了焊縫、端板和螺栓等組件的設(shè)計(jì)問題。通過將試驗(yàn)結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了有限元模型的可靠性，為后續(xù)研究提供了支持。 隨后專門研究了高強(qiáng)度螺栓群的受力性能。研究手段有試驗(yàn)、理論計(jì)算和基于理論模型的參數(shù)分析，在理論模型中用非線性彈簧單元代替螺栓，通過結(jié)果對

3、比和分析，研究了螺栓力和螺栓群中和軸的分布情況，并對現(xiàn)有的螺栓設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了評價(jià)。 在節(jié)點(diǎn)剛度的計(jì)算方面，本文選取了薄柔鋼框架中出現(xiàn)頻次較高的幾種端板連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造進(jìn)行了研究。采用組件法將節(jié)點(diǎn)初始剛度的計(jì)算歸結(jié)為受拉T形件和受剪節(jié)點(diǎn)域初始剛度的計(jì)算，通過引入上述的彈簧單元推導(dǎo)了無加勁T形件、有加勁T形件和含背墊板的T形件的初始剛度表達(dá)式，通過有限元輔助分析提出經(jīng)背墊板或補(bǔ)強(qiáng)板加強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)域的初始剛度表達(dá)式，并組裝出節(jié)點(diǎn)的初始剛度表達(dá)

4、式。然后基于現(xiàn)行規(guī)范提出了端板連接節(jié)點(diǎn)抗彎承載力設(shè)計(jì)值的計(jì)算方法，基于屈服線理論提出了背墊板厚度的計(jì)算方法，討論了在設(shè)計(jì)荷載作用下，端板連接節(jié)點(diǎn)各組件的受力狀態(tài)。最后通過與試驗(yàn)和有限元結(jié)果對比，證明剛度計(jì)算模型的精確性。 利用節(jié)點(diǎn)初始剛度的計(jì)算模型，對按照現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的薄柔鋼框架端板連接節(jié)點(diǎn)的剛性進(jìn)行了評價(jià)，表明節(jié)點(diǎn)存在剛性和半剛性兩種情況。之后定義了表征連接構(gòu)造剛性的剛度系數(shù)ζ，通過參數(shù)分析擬合出不同節(jié)點(diǎn)構(gòu)造下ζ的近似計(jì)算公式