套管加强梁腹板开孔节点力学性能研究

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钢结构因其优良的抗震性能,在建筑中得到广泛的使用,然而在1994年美国Northridge地震和1995年日本Kobe地震中,很多钢框架结构由于其梁柱节点间的焊缝出现脆性断裂而破坏,促使国内外学者探求梁柱连接形式对节点抗震性能的影响,从而提出了加强型和削弱型节点。梁腹板开孔节点即为一种削弱型节点,在合理的削弱参数下,该种节点能很好的达到塑性铰外移的目的,从而保护了梁根部焊缝,对抗震有利。并且,该节点型式能使建筑设备中的管线穿过以来节约建筑空间,受到工程人士的青睐。然而,为了达到塑性铰外移和满足管线穿过,就需限制开孔的大小,开孔过小将达不到塑性铰外移,开孔较大则腹板抗剪强度不足,节点提前破坏。为此,本文提出套管加强腹板开孔型节点,以期解决腹板开孔削弱型节点的不足之处。本文首先用已有试验验证了有限元软件的有效性,然后对不同削弱参数组合下的节点试件进行分析,讨论了开孔位置、开孔半径和套管厚度对梁腹板开孔节点和套管加强梁腹板开孔节点的破坏模式、塑性铰位置、承载能力、应力分布特点、耗能能力及节点域的影响。作者又对一系列腹板开孔梁段和套管加强梁腹板开孔梁段进行建模分析,与已有研究成果相比,确定了研究方法的正确性;提出了判别套管加强梁腹板开孔截面在纯弯、纯剪和弯-剪联合作用下的破坏标准;发现套管对截面抗弯能力影响不大,对截面抗剪贡献较大;给出了考虑开孔率和套管厚度影响的截面抗弯、抗剪承载力公式及弯-剪相关公式,并给出了公式的适用范围。本文的分析方法和得出的结论,对套管加强梁腹板开孔节点的设计和研究有一定的参考价值。
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