钢结构盒式模块间十字形板-端板连接节点静力性能研究

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近年来,我国大力发展装配式建筑,推动建筑工业化,盒式模块化建筑因其装配率高、绿色环保、可拆卸等优点,受到越来越多的学者关注。国内外已有研究成果主要针对模块化建筑的整体性能,对模块化建筑连接节点的受力性能研究甚少。虽然国内外学者已经提出多种模块化钢结构建筑连接节点,但是这些节点形式难以用于成品功能模块之间的连接。本文参考已有的模块化钢结构建筑连接节点,考虑已有节点研究成果,提出一种适用于成品盒式模块连接的十字形板-端板连接形式。为了研究该节点的静力性能,分别进行了轴压、轴拉和抗弯三组试验,得到节点在不同受力状态下的承载力和破坏模式。通过ABAQUS建立该节点合理的有限元模型,对影响节点静力性能的主要因素进行参数分析,包括节点十字形板厚度、节点端板厚度、节点十字形板高度和柱壁厚度等。试验研究和数值模拟结果表明:(1)节点的轴压破坏模式分为三种:节点十字形板扭转破坏、柱端压屈破坏和两者的联合破坏,破坏模式与节点十字形板厚度和柱壁厚度的比值有关。节点十字形板厚度和柱壁厚度是影响节点轴压性能的最主要因素,施工孔的直径和位置对节点的轴压性能影响不明显。(2)节点的轴拉破坏模式分为两种:节点端板螺栓孔受拉变形破坏和其与柱端受拉的联合破坏,节点端板的厚度会影响节点的轴拉破坏模式。节点端板厚度是影响节点轴拉性能的最主要因素,螺栓直径对轴拉性能影响不明显,柱端板厚度和柱壁厚度对轴拉承载力影响不大,但是对初始抗拉刚度的影响比较明显。(3)节点的抗弯破坏模式为上、下梁端形成塑性铰。楼面梁和屋面梁的高度以及轴压比是影响节点抗弯性能的最主要因素,节点十字形板厚度和节点十字形板高度对节点的抗弯性能影响不明显,建议实际应用中,节点十字形板厚度满足竖向承载力要求即可,节点十字形板高度可取为180mm。
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