箱式房梁柱非对称节点的力学性能研究

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随着临时建筑市场的发展,箱式房因其成本低、运输方便、布置灵活、可回收利用等优点得到了快速的发展。箱式房的节点是箱式房的重要组成部分,其构造和受力情况复杂,但目前学者对于箱式房节点力学性能的研究较少,故本文通过试验研究和数值分析的方法对其转动刚度、抗弯承载能力、破坏模式及其正常工况下的应力状态进行研究。主要内容包括:(1)进行了箱式房单螺栓受拉节点和多螺栓受拉节点共8类节点的单向加载试验,研究了其转动刚度、抗弯承载能力和破坏模式。结果表明,节点具有明显的半刚性特性,其中,单螺栓受拉节点初始转动刚度和抗弯承载能力相对较小,试件破坏主要是由于角柱连接件与角柱之间的焊缝断裂引起的;顶梁连接多螺栓受拉节点初始转动刚度和抗弯承载能力较大,试件破坏主要是由角柱的屈曲破坏引起的;底梁连接多螺栓受拉节点试件破坏主要是由梁端焊缝断裂引起的。(2)通过将有限元计算结果与试验结果对比,验证有限元模型的正确性,采用数值分析的方法分析了螺栓及紧固件的应力状态。结果表明,平行于弯矩作用平面的开洞围板应力较大,孔洞周边存在应力集中现象;多螺栓受拉时,L型布置的螺栓其角部螺栓受力最不利;单螺栓受拉时,节点内侧螺栓受力最不利。(3)研究了考虑墙板影响和不考虑墙板影响情况下节点转动刚度对箱式房抗侧移刚度的影响。结果表明,两种情况下,节点转动刚度对箱式房抗侧移刚度影响趋势相同;当节点转动刚度增加8倍之后,节点转动刚度对箱式房抗侧移能力的影响较小。(4)通过数值分析的方法,得到了单层、双层、三层箱式房角件在各种工况荷载作用下应力最大值,并根据角件应力状态提出角件的三种优化方案。结果表明,减弱上角件盖板和围板厚度,减弱下角件围板厚度,角件应力始终小于屈服强度f_y,优化得到了较满意的结果。
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