裝配式多層鋼框架新型節(jié)點的試驗研究與有限元分析.pdf

1、多層鋼框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體系簡單、受力性能良好,也具有較好的抗震性能,因而應(yīng)用廣泛。采用全焊或栓焊混合連接形式的鋼框架節(jié)點在地震中常常發(fā)生源于焊縫的脆性破壞。為減少現(xiàn)場施工焊縫的使用、避免節(jié)點發(fā)生脆性破壞,本文設(shè)計了一種采用高強螺栓進行鋼框架節(jié)點連接的新型箱形截面柱-H型鋼梁節(jié)點(簡稱HB節(jié)點),由這種新型節(jié)點組裝的多層鋼框架結(jié)構(gòu)稱為裝配式多層鋼框架結(jié)構(gòu)。
　　 本文首先依據(jù)梁柱節(jié)點的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系,將裝配式多層鋼框架結(jié)構(gòu)分為鉸接裝配

2、式、半剛接裝配式和剛接裝配式三類。然后依據(jù)我國相關(guān)設(shè)計規(guī)范的要求,按照等強度設(shè)計原則,從懸臂梁段與柱的連接設(shè)計、梁拼接段的設(shè)計和柱拼接段的設(shè)計這三個方面對本文提出的新型剛接裝配式HB節(jié)點進行設(shè)計,設(shè)計結(jié)果表明,這種新型節(jié)點可以滿足我國相關(guān)設(shè)計規(guī)范的要求。為了研究所設(shè)計新型HB節(jié)點的受力性能,本文設(shè)計了4個1/2縮尺的節(jié)點試驗試件,并對4個試件進行了低周反復(fù)試驗。試驗結(jié)果表明,在地震作用下,新型節(jié)點梁拼接段上的高強螺栓會產(chǎn)生滑移,高強螺栓

3、的滑移會導(dǎo)致摩擦面摩擦系數(shù)的降低和高強螺栓中預(yù)拉力的損失,由于這兩個因素的影響,在梁拼接段上的高強螺栓滑移之后,梁拼接段的抗滑移承載力會降低到原先的35％左右。從試驗中節(jié)點的等效粘滯阻尼系數(shù)可以看出,在節(jié)點屈服之后,新型節(jié)點的耗能能力會穩(wěn)定在一個較高的水平上。另外,新型節(jié)點在地震中的破壞多是懸臂梁段中橫隔板變截面處的斷裂破壞。在節(jié)點破壞時,節(jié)點的塑性轉(zhuǎn)角都超過了0.03rad,所以新型節(jié)點的破壞屬于延性破壞。為了進一步研究新型節(jié)點梁拼接

4、處、柱連接板上以及高強螺栓中的應(yīng)力分布情況,本文在試驗研究的基礎(chǔ)上又對4個試驗試件做了ANSYS有限元分析。將有限元分析結(jié)果和試驗結(jié)果做比較,可以發(fā)現(xiàn)二者的結(jié)果較接近,說明本文在有限元分析模型中對試驗試件所采用的簡化模擬方法是可行的。有限元分析表明,在地震作用下柱連接板沒有出現(xiàn)全截面屈服的現(xiàn)象,只是邊緣局部進入了塑性。梁拼接段和柱拼接段的高強螺栓也都沒有出現(xiàn)全截面屈服的現(xiàn)象,說明新型節(jié)點中的高強螺栓在節(jié)點受力過程中基本不會破壞,也不會發(fā)