梁柱T型钢连接节点的试验研究及有限元分析

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梁柱连接节点是钢框架的重要组成部分,连接节点的性能直接关系到结构的整体性能。人们通过研究发现普遍应用于钢框架的高强螺栓连接节点介于理想铰接与完全刚接之间,即半刚性连接。半刚性连接节点具有极限承载力较高、连接刚度较大、抗震性能较好、安装方便、施工迅速、经济效益好等特点,在实际工程上应用越来越多,对梁柱T型钢半刚性连接节点的研究能为实际工程的构造做法提供试验数据和建议,具有较重要的现实意义。本文针对梁柱T型钢连接节点进行了试验和有限元相结合的分析研究,首先设计了2个T型钢梁柱连接节点试件,对2个试件进行单向加载试验,分析了节点各组件在整个加载阶段的应力发展情况,得出了试件在单向荷载下的连接初始刚度、连接极限承载力、弯矩-转角关系以及节点的破坏形态,并将2个试件对比,对比结果表明节点的极限承载力和初始转动刚度都随着T型钢翼缘厚度的增加而增加;随后设计了一个基本构件,用ANSYS对其进行非线性有限元分析,对基本构件的破坏形态和节点性能进行了研究,为了验证有限元模型的正确性,用同样的建模方法对试验试件T-1和T-2进行了有限元分析计算,并将分析结果与试验数据作对比,发现结果吻合较好,表明能用本文的有限元建模方法来对T型钢连接节点进行计算分析;最后在基本构件的基础上通过改变节点各参数衍生出若干构件来分析节点各组件参数变化对连接节点性能的影响,结果表明构件材料、柱翼缘厚度、梁截面高度、T型钢翼缘厚度,T型钢翼缘高度以及竖向螺栓间距对T型钢连接节点的极限承载力和初始刚度有较大影响,并在分析数据的基础上初步得出了T型钢连接节点最有利的节点构造。本文为以后此类节点的研究提供了理论分析依据并奠定了试验基础。
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