薄柔鋼框架剛性端板連接節(jié)點的設計方法.pdf

1、薄柔構件的組成板件為非厚實或薄柔截面，由于板件壁薄，梁柱構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)點滿足剛接要求，但并未提出可靠的設計方法，而按照我國現(xiàn)行規(guī)范設計的端板連接也不能保證節(jié)點的剛接。為配合薄柔鋼框架的推廣應用，提出合理、簡便、可靠的剛性端板連接節(jié)點設計方法已是工程所需，圍繞這一主題有兩方面的工作：節(jié)點組件的設計和節(jié)點剛度的計算。 本文首先對30個薄柔構件端板連接進行了單調和反復加載試驗

2、。以板件寬厚比、板件厚度和桿件傾角作為梁構件的參數(shù)，以焊縫形式、端板厚度和端板加勁肋作為連接的參數(shù)。試驗研究對比了連接和桿件的強度關系，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計問題。通過將試驗結果與有限元計算結果進行對比，驗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度螺栓群的受力性能。研究手段有試驗、理論計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)有的螺栓設計方法進行了評價。 在節(jié)點剛度的計算方面，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)點構造進行了研究。采用組件法將節(jié)點初始剛度的計算歸結為受拉T形件和受剪節(jié)點域初始剛度的計算，通過引入上述的彈簧單元推導了無加勁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式，通過有限元輔助分析提出經(jīng)背墊板或補強板加強的節(jié)點域的初始剛度表達式，并組裝出節(jié)點的初始剛度表達

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