节点域加强的H型钢柱与中、宽翼缘H型钢梁的盖板加强型连接的滞回性能研究

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在北岭地震和神户地震中,传统的钢框架梁柱节点产生了大量的脆性裂缝。研究表明:焊接裂纹限制了梁柱节点的塑性发展,不能有效的消耗地震能量。在以往的研究中,梁都是通用的梁截面,即带窄翼缘的工字钢,但有时窄翼缘工字梁不符合设计要求,用中翼缘工字梁代替窄翼缘工字梁是一个很好的选择。然而,关于这种梁柱连接的研究较少,为了进一步探讨中翼缘工字梁框架节点在循环荷载作用下的力学性能,借助ABAQUS软件,本文进行了中翼缘工字梁框架节点在循环荷载作用下,带加强区盖板与加强节点滞回性能的研究。在有限元中通过对结合点的变参,研究了结合点的破坏机理和关键因素;研究了焊缝应力分布;研究了刚度与延性的匹配等问题;同时,本研究也针对节点的不足进行了改进研究,工作和结论如下:·通过对钢梁柱节点试验的模拟,证明了本文所采用的ABAQUS有限元模拟方法具有较高的精度和可靠性。·通过盖板加强节点与标准节点的对比分析,得出结论:盖板加强节点的承载力、延性系数、塑性转动能力均优于标准节点。·按钢梁尺寸将试件分为三组:HW350×350×12×19、HM390×300×10×16和HM340×250×9×14。三组试件均为HW502×470×20×25柱(高3600mm)、大跨度梁(3000mm)。结果表明,该梁翼缘较宽,具有较好的延性和变形能力。此外,第一组节点的初始转动刚度显著提高,节点的转动变形也较其他两组减小。·结果表明,盖板形状对节点应力分布影响不大。盖板的长度和厚度越大,节点的转动刚度越高,但会导致梁端塑性铰向外移动,降低节点的塑性转动能力。·盖板长度和厚度对节点的抗震性能有明显的影响。当盖板长度和厚度取梁翼缘截面高度和厚度的0.5倍时,节点具有较大的刚度和延性。
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