冷弯薄壁型钢梁柱节点性能研究

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冷弯薄壁型钢门式刚架结构中,梁柱构件采用螺栓连接时节点表现出明显的半刚性特征。半刚性节点的性能对整个结构的横向刚度和整体稳定性都有决定性作用。本文旨在利用有限元数值模拟方法对冷弯薄壁型钢门式刚架梁柱节点进行性能研究,以便更好的指导后期设计。根据理论分析,螺栓群节点的初始转动刚度是单螺栓搭接节点初始拉伸刚度的矢量组合。本文对单螺栓搭接节点研究发现,影响其初始拉伸刚度的主要因素为板件厚度、螺栓孔安装容差、剪切面位置及板件层数。通过对上述因素进行参数分析,得出单螺栓搭接节点初始拉伸刚度的计算公式,进而推导出了梁柱节点初始转动刚度的预测模型。对比梁柱节点采取不同螺栓数量、螺栓间距、构件截面参数、节点板厚度时的数据,提出优化节点初始转动刚度的建议。强度方面,本文利用有限元软件对多个梁柱节点进行参数分析,研究了节点板厚度、螺栓间距、构件截面尺寸等因素与节点失效模态和极限承载力之间的关系。结果表明,当节点板厚度超过构件厚度的1.5倍、螺栓间距大于构件腹板高度的1.5倍时,节点的使用效率最高。同时,基于参数研究所得数据,对多种内力联合作用的情况进行分析,包括弯矩与局部压力联合作用、弯矩与剪力联合作用。最后,综合节点极限承载力、失效模态、节点弯矩传递系数方面所得结论,提过优化节点设计的建议。
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