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钢结构以其优良的抗震性能有着广泛的应用前景,但是由于其焊接缺陷,强震作用下,钢结构的梁柱节点易在焊缝处发生脆性破坏。为了改进这一缺陷,各国学者提出了很多种改进方式,其中影响最大的是翼缘削弱型改进,俗称狗骨式,即在距离梁柱焊缝一定距离的梁端,对钢梁的翼缘进行削弱,使得在强震作用下,首先在翼缘削弱处屈曲耗能,进而有效转移梁柱节点处的应力集中。本文针对翼缘削弱以后梁屈曲性能的弱化和以往的研究中未考虑组合楼板的参与作用的缺陷,展开了以下工作:
一是翼缘削弱型梁的屈曲分析以及与普通梁的差异;二是带组合楼板的翼缘削弱型梁柱节点的性能研究。具体内容如下:
1.翼缘削弱型梁与普通梁的的屈曲性能对比分析。利用通用有限元软件ANSYS中的弧长法对两种梁分别进行了特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。并针对各种参数的改变,如长细比、板件宽厚比、翼缘削弱深度等,设计不同的构件。全面分析了这些参数变化对翼缘削弱型梁屈曲性能的影响规律,及对两种梁屈曲承载力差值大小的影响程度。
2.通过对四种梁柱节点形式:普通纯钢型A、翼缘削弱纯钢型B、带组合楼板的普通型C、带组合楼板的翼缘削弱型D的对比分析,揭示了带组合楼板的翼缘削弱型梁柱节点的受力规律。分析包括两个阶段:弹性阶段和弹塑性阶段。针对四种节点形式的承载力状况,分析了考虑组合楼板作用后,翼缘削弱对承载力的影响。同时,基于前人研究中,翼缘削弱能够改善纯钢节点梁柱连接处的受力状况,论证了在组合节点中翼缘削弱同样能够发挥其应有的作用。
3.参数改变对带楼板的翼缘削弱型梁柱节点的性能影响。研究了组合楼板配筋率、混凝土板厚度的改变对其承载力、翼缘削弱功能发挥的影响状况。