矩形钢管柱-H型钢梁外加强环式节点有限元分析

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近年来,我国的钢材产量呈不断增长的趋势,但是与发达国家相比,我国的钢结构建筑在建筑市场中所占的份额较低,因此钢结构建筑在我国具备很大的发展前景。钢结构建筑具有施工便利,抗震性能出色,而且绿色环保的优点,满足我国创建资源节约型社会的理念。冷弯型钢管与建筑外形融合度高,受力性能合理,大量研究表明,方钢管柱-H型钢梁外加强环式节点具有良好的抗震性能。但是,现今的研究主要是集中在对方钢管柱节点的研究,而对矩形钢管柱节点研究相对较少。本文在已有方钢管柱-H型钢梁外加强环节点试验研究的基础上对矩形钢管柱-H型钢梁的破坏形态及力学性能进行研究,研究了在钢管柱用钢量不变以及柱梁强度比不变的情况下,钢柱截面长宽比对矩形钢管柱-H型钢梁节点力学性能的影响。同时研究外加强环沿梁外伸长度、外加强环沿柱侧壁外伸宽度、加强环在梁翼缘之外的边角宽度以及加强环厚度对矩形钢管柱-H型钢梁节点破坏形态、力学性能的影响。主要结论如下:(1)在轴压及偏压受力的情况下,随着柱截面长宽比的增加,节点的延性明显降低;在柱截面长宽比不变的情况下,随着偏心距的增加,试件的承载力明显降低,而延性系数明显增加。(2)在低周往复荷载作用下,按柱抗弯承载力不变或柱截面面积不变设计的试件,随着截面长宽比的增加,试件破坏形态由节点核心区破坏转变为梁端塑性铰破坏,且表现出良好的耗能性能以及变形性能;随柱截面长宽比的增大,试件的延性呈明显降低趋势。(3)加强环沿梁外伸长度、外加强环沿柱侧壁外伸宽度、加强环在梁翼缘之外的边角宽度以及加强环厚度对矩形钢管柱-H型钢梁节点破坏形态影响较大,在上述任意参数尺寸不能满足最小尺寸要求时,试件破坏形态都表现为节点核心区的剪切破坏,试件抗震性能较差;当各参数尺寸满足最小尺寸要求时,各试件为梁端塑性铰破坏,且表现出良好的抗震性能。
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