圆管柱-H形钢梁刚性连接节点极限抗弯承载力研究

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近些年,钢结构以强度高、塑性韧性好、施工工期短以及绿色环保等优点,在我国取得了迅猛的发展。梁柱节点是钢框架结构的重要组成部分,一直以来,对钢框架结构梁柱节点的研究均是国内外研究的热点课题;目前,国内对梁柱节点的研究主要集中在H形钢柱与工字形钢梁连接节点方面,并取得了一定成果,但对于钢框架结构中关于圆管柱与H形钢梁连接节点的研究却较少,且国内相关规范及设计手册中关于此类节点设计准则的介绍也有限,因此展开对此类节点的研究具有重要的意义。本文对圆管柱-H形钢梁刚性连接节点的极限抗弯承载力进行了研究,主要研究内容如下:(1)通过对圆管柱-H形钢梁内隔板连接节点的有限元非线性计算分析,研究了不同参数对节点极限抗弯承载能力的影响,研究的参数主要包括:圆管柱轴压比、梁翼缘宽度、梁腹板厚度、圆管柱径厚比、节点纵横比以及内隔板厚度。通过对内隔板连接节点的参数分析,初步确定了各参数对节点极限承载力的影响并提出了内隔板连接节点设计及计算的工程建议。(2)建立圆管柱-H形钢梁外环板连接节点的有限元模型,通过变化模型参数并进行非线性分析,研究不同参数对该类节点极限抗弯承载能力的影响,研究的参数主要包括:梁翼缘宽度、梁腹板厚度、圆管柱径厚比、节点纵横比、外环板厚度以及外环板宽度。研究发现,圆管柱-H形钢梁外环板连接节点因节点参数不同而具有多种破坏模式;最终,通过参数分析,为外环板连接节点工程设计提供可供参考及实用的工程建议。(3)正在修订的《高层民用建筑钢结构技术规程》(简称《高钢规程》)中圆管柱-H形钢梁刚性连接节点极限抗弯承载力考虑由翼缘及腹板共同承受,并新增了腹板弯矩计算公式;本文通过分析节点有限元模型达抗弯极限状态时梁端腹板弯矩,对《高钢规程》(送审稿)中的圆管柱-H形钢梁刚性连接节点极限抗弯承载力中腹板弯矩计算公式的准确性及适用性进行了研究。研究表明,对于内隔板连接节点,规范公式计算值与有限元结果吻合良好,该公式能较准确地计算节点极限状态时腹板承担的弯矩;但对于外环板连接节点,规范公式计算值与有限元计算结果相差较大,用该公式计算腹板弯矩较保守。
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