翼缘削弱型端板连接节点受力性能研究

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梁柱节点在钢结构抗震中有着重要的作用。1994年的Northridge地震和1995年的Kobe地震中,梁柱节点都发生了不同程度的破坏。为此,半刚性节点和改进型刚性节点成为工程实际和研究的热门问题。梁柱外伸式端板连接节点具有较好的抗震性能,但端板焊缝撕裂、高强螺栓被拉断以及端板弯剪破坏都是外伸式端板连接节点应用于抗震结构的不利之处。为此,作者将其与梁翼缘削弱的思路相结合,提出翼缘削弱型外伸式端板连接节点这种新的节点形式。利用非线性有限元软件ANSYS对不同参数组合的新型节点进行静力荷载和循环荷载下的受力分析,并和普通的外伸式端板连接节点进行对比。首先,本文研究了不同削弱参数对节点承载力、弹性刚度以及塑性铰形成规律的影响,对端板和螺栓上的应力变化进行了详细分析,研究了不同应力路径上的应力变化规律,并和普通的端板连接节点进行对比分析。结果表明合理的梁翼缘削弱尺寸可以使节点塑性铰转移到削弱区,有效的保护了端板连接节点的薄弱环节,使得钢结构的延性和抗震性能更加可靠。其次,本文研究了端板厚度、端板上螺栓数量、节点域强度和翼缘削弱尺寸(削弱区起始位置、削弱区长度、最大深度)对节点滞回性能的影响,并和普通的外伸式端板连接节点进行对比分析。结果表明端板厚度、节点域强度和翼缘削弱深度对节点滞回性能的影响非常明显,对外伸式端板连接节点梁翼缘进行合理的削弱使得其滞回曲线饱满稳定,耗能系数大幅度提升。综上所述,本文所提出的梁柱外伸式端板连接节点的抗震性能优于普通外伸式端板连接节点,选择合理的削弱参数可以有效的提高外伸式端板连接节点的抗震性能,克服其不足。
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