T型钢梁柱连接的半刚性性能研究

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在钢框架结构设计中,人们通常将梁柱节点连接假设成完全刚接或理想铰接,以方便计算。事实上,大部分梁柱节点的连接性能介于两者之间,属于半刚性连接节点的范畴。大量的研究表明,节点的半刚性对钢框架的内力、位移和结构的极限承载力的影响很大,不容忽视。本文针对适用于钢结构的短T型钢连接节点半刚性梁柱节点采用理论和试验相结合的方法进行分析研究。采用目前国际上比较流行的大型通用有限元软件ANSYS,对T型钢的连接节点进行三维非线性有限元分析,有限元模型中采用了较复杂的带有中间节点的20节点实体单元SOLID95、接触单元CONTA174、TARGE170和PRETS179四种单元类型,充分考虑了材料非线性、几何非线性以及状态非线性的影响,得出了此种连接的弯矩一转角(M-θ)性能曲线及相应的刚度退化曲线,分析了此种节点在单调荷载作用下的受力性能及破坏机理,并讨论了T型钢钢板的厚度、梁柱构件尺寸及螺栓直径大小等因素对连接节点的初始刚度及极限承载力的影响,有限元分析结果与实验结果吻合较好。说明了所建模型的可行性,为以后更好地进行该种节点的动力性能分析提供参考模型和理论分析依据。
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