钢结构梁柱端板连接节点的有限元分析

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钢结构梁柱连接是结构设计中重要而又复杂的环节之一,节点连接的可靠性严重地影响着钢结构的整体性能。传统观点认为,梁柱焊接刚性连接具有较好的抗震性能,因此在工程中得到了广泛地应用,但1994年的Northridge地震和1995年的阪神地震中,大量的钢框架节点发生了脆性破坏,于是对半刚性连接节点和新型节点的研究逐渐成为研究的热门课题。本文在已有研究成果的基础上,借鉴部分学者的研究方法,采用有限元非线性分析的方法,对钢框架梁柱半刚性端板连接节点进行了比较系统的分析和研究。首先,根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则,本文选用了半刚性端板连接节点作为研究对象,按照有效的控制梁上塑性铰位置的思路,提出了在梁腹板上开孔的节点形式,分析了腹板开孔节点的削弱半径和削弱距离对整个节点的刚度、弹性极限承载力、塑性铰转移的影响。其次,本文重点研究了端板连接细部(端板)的应力分布,分析了梁截面上应力的分布规律,理性上揭示了塑性铰位置外移的微观原因。再次,重点研究了30多种端板连接节点在循环荷载的作用下的刚度、弹性极限承载力和滞回性能,以及细部的构造变化对节点性能的影响。证明了通过采用在腹板开孔的构造形式,能进一步提高端板连接节点的抗震性能,改善梁翼缘的应力分布,节点的滞回性能和破坏模式。为钢框架梁柱半刚性节点的设计,施工提供了良好的建议。
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