斜交梁柱四角钢连接节点滞回性能研究

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当前建筑设计越来越新颖、复杂,随之出现了各种斜交梁柱节点,但是目前还没有任何设计规范纳入此类节点,对斜交类型节点也缺乏系统研究。四角钢连接节点是一种典型的半刚性节点,由顶底角钢和腹板双角钢组成。四角钢节点具有较大转动刚度、抗弯承载力,同时变形能力和耗能能力强,且震后易于更换。基于此,本文提出了一种适用于梁柱斜交的四角钢连接节点。为适应节点角度变化,将钢梁上、下翼缘的直角钢更换为弧形角钢,腹板角钢仍采用直角钢。本文对所提出斜向四角钢节点进行了系统的试验和数值模拟研究,主要研究内容如下:(1)共设计了6个试验试件,分别考虑了0度、15度、30度三种角度,每种角度试件包含无加劲肋、设置弧形加劲肋两种,并对所有试件进行了低周往复加载试验,评估了斜向四角钢节点试件的破坏模式、滞回性能、骨架曲线等力学性能。(2)基于ABAQUS程序建立了斜向四角钢节点的精细化有限元模型,对6个试验试件进行数值模拟,在变形模式、滞回曲线、骨架曲线等方面与试验结果进行了对比,验证了有限元模型的正确性。(3)对斜向四角钢节点中的单肢弧形角钢进行了有限元模拟,建立了37个精细化有限元模型,系统分析了单肢弧形角钢相关参数对其滞回性能的影响,基于数值模拟结果,提出了单肢弧形角钢的恢复力模型。(4)建立了5个系列13个斜向四角钢节点的足尺有限元模型,重点考虑了节点角度、梁截面尺寸、弧形角钢厚度、弧形角钢柱肢长度、钢材材性等参数的影响,进行了系统的参数化有限元分析,评估相关参数对其滞回性能、抗弯承载力、转动刚度、耗能能力等的影响规律。
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