加强型顶底角钢螺栓连接梁柱节点抗震性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aig2008
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顶底角钢连接的半刚性节点因其良好的变形能力和耗能能力引起了人们的普遍关注,成为了国内外学者重点研究的热点。顶底角钢连接节点初始刚度和承载能力偏小的缺点,限制了其应用,因此,本文在顶底角钢连接节点的基础上,设计了在角钢加劲肋上焊接约束肋的加强型节点形式,同时也利用高强钢屈服强度高的特点,设计了将普通钢加劲肋换成高强钢加劲肋的加强型节点形式,相比较于普通带加劲肋顶底角钢螺栓连接梁柱节点,这两种加强型顶底角钢螺栓连接梁柱节点形式,可以较大幅度的提高节点的初始转动刚度和承载能力。本文通过物理试验研究和有限元模拟分析等手段,对加强型顶底角钢螺栓连接梁柱节点的抗震性能进行了系统研究。首先,开展了12组加强型顶底角钢螺栓连接节点的往复荷载试验,得到了每个节点的弯矩-转角滞回曲线,对节点的破坏模式、承载能力、滞回性能、延性系数、耗能能力等进行了分析评估,同时对箱型柱和工字型柱两种不同柱形式下节点的破坏模式和滞回曲线进行了对比分析,并利用工字型梁柱探究了节点抗震性能的可恢复性。其次,采用ABAQUS有限元软件对上述试验建立三维非线性有限元模型,并与试验结果进行对比分析验证。最后,对加强型顶底角钢螺栓连接节点开展参数分析,研究了顶底角钢厚度、加劲肋厚度、约束肋厚度等参数对该节点力学性能的影响规律,并确定了加强型节点在常见梁柱尺寸搭配下的初始转动刚度范围。通过试验研究和有限元模拟分析,主要研究成果如下:1.加强型顶底角钢螺栓连接梁柱节点相比普通型带加劲肋顶底角钢螺栓连接梁柱节点具有更高的初始转动刚度和更好的承载能力,延性依然满足建筑抗震设计规范要求。2.加强型顶底角钢螺栓连接梁柱节点在往复荷载作用下的弯矩-转角滞回曲线都比较饱满,节点在往复荷载作用下具有较好的耗能能力。3.加劲肋在角钢两边的节点具有更好的承载能力,加劲肋在角钢中间的节点具有更高的初始转动刚度。4.工字型梁柱在试验过程中,其应变一直处于弹性阶段和螺栓孔未发生变形,表明本文所设计的加强型节点在一定强度和刚度范围内具有可恢复性,通过更换易损的节点部分,可实现节点承载能力和抗震性能的恢复。5.加劲肋在两边的节点和加劲肋在中间的高强钢加劲肋节点更适用于工字型梁-工字型柱节点情况,加劲肋在中间的焊接约束肋节点更适用于工字型梁-箱型柱节点情况;不同柱形式对节点的破坏模式和滞回性能影响不大,说明本文所设计的加强型节点对不同柱形式具有很好的适应性。6.角钢厚度对节点初始转动刚度和屈服弯矩有显著影响,加劲肋厚度对节点初始转动刚度和屈服弯矩有较大影响,约束肋厚度对节点初始转动刚度和屈服弯矩影响不大。7.通过参数分析获得了加强型节点在8mm角钢厚度和6mm加劲肋厚度下,常见梁柱尺寸连接节点的初始转动刚度大致范围,为节点设计提供科学依据和参考。
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