论文部分内容阅读
随着我国经济的飞速发展,人们对居住环境的质量和舒适度的要求也在不断提升,钢结构建筑以其重量轻、强度高、空间大、抗震性能好、建造和施工方便和可循环使用等特点为人们所接受,尤其是近二十年来,钢结构产业迎来了广阔的发展市场。考虑到现有框架梁柱节点的研究多侧重于平面节点,而实际结构中梁柱节点大多处于空间受力状态,由于地震作用的复杂性,空间内的任意一个方向都有可能成为地震的主作用方向,而双向受力的空间节点和单向受力平面节点的力学性能大不相同。本文在已有3个空间角柱节点和2个平面边柱节点的试验研究之上,首先通过有限元软件ABAQUS对试验进行有限元分析,验证有限元模型的可靠性;然后采用3种不同加载方式:角柱节点采用双梁同向加载和双梁反向加载方式,边柱节点采用单梁加载方式,研究不同加载方式作用下节点力学性能和破坏形态的差异;最后通过改变角柱节点参数,进行扩大参数分析,研究采用的几何参数包括:钢管柱壁厚、梁截面高度、梁腹板厚度、梁翼缘宽度、梁翼缘厚度和加强环外伸长度。得到以下主要结论:(1)ABAQUS所建立有限元模型与5个节点试验试件的滞回曲线和骨架曲线高度吻合,初始刚度、屈服点及塑性点荷载误差在10%以内,所建立有限元模型具有较高的精度及可靠性。(2)外加强环式H型钢梁-方钢管柱角柱及边柱节点在加载过程中,均未出现承载力退化的现象,节点表现出较强的塑性变形能力;双梁加载作用下,角柱节点加载平面内梁和加载平面外梁的承载力、耗能等以及刚度等力学性能一致,没有表现出明显差异;双梁同向加载与单梁加载作用下,节点的承载力、耗能以及刚度基本相同,均高于双梁反向加载;3种加载方式作用下节点均发生了剪切破坏,对比3个节点的破坏形态,双梁同向加载下,节点域的剪切变形和加强环屈曲程度最大,单梁加载下节点区的剪切变形最小。(3)通过控制参数变化对节点的耗能、承载力、初始刚度和破坏形态等进行研究,结果表明:钢管柱壁厚、梁截面高度、梁翼缘宽度及厚度和加强环沿梁外伸长度对节点的耗能、承载能力、初始刚度、应力云图和节点区的剪切变形均有不同程度的影响。角柱节点在双梁荷载的作用下产生的变形包括:外加强环的屈曲变形、梁翼缘的翘曲和节点区的剪切变形;钢梁腹板厚度的减小,会增加梁翼缘和梁腹板上的应力值,但对角柱节点力学性能影响很小,基本可以忽略。