加劲肋T型钢半刚性梁柱节点抗弯承载力研究

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在钢结构设计中,最为核心的是梁柱节点设计。随着钢结构在高层建筑中广泛应用,传统的T型钢半刚性梁柱节点已无法满足承载力要求,在T型钢腹板和翼缘间设置加劲肋的加劲肋T型钢半刚性梁柱节点因具有更高的节点承载力,逐渐在工程设计中使用。根据已有研究表明,加劲肋T型钢半刚性节点在梁端荷载作用下主要的破坏模式为受弯屈服。目前国内外对加劲肋T型钢半刚性梁柱节点抗弯承载力的研究尚不充足,没有可以直接用于工程设计的加劲肋T型钢半刚性节点的极限抗弯承载力公式。据此,本文采用有限元数值模拟方法结合理论分析,对加劲肋T型钢半刚性梁柱节点抗弯承载力进行研究。得出以下研究结论:(1)通过有限元软件ABAQUS建立了T型钢半刚性梁柱节点的数值模型并计算,借助已有模型试验结果对有限元数值模拟结果进行校核,验证了本文数值模型的正确性。并通过有限元数值计算,对加劲肋布置方式、加劲肋厚度、T型钢尺寸、螺栓直径与间距、梁截面尺寸、柱截面尺寸、柱顶轴压力、摩擦面抗滑移系数等因素对加劲肋T型钢半刚性梁柱节点抗弯承载力的影响规律进行了详细研究,得到了加劲肋T型钢半刚性梁柱节点的主要破坏模式;(2)利用敏感度分析理论,对15种影响因素下加劲肋T型钢半刚性梁柱节点抗弯承载力结果进行分析,得出了节点抗弯承载力的6大主要影响因素:T型钢翼缘厚度、T型钢腹板厚度、柱翼缘厚度、梁截面高度、螺栓直径和节点摩擦面抗滑移系数;(3)基于有限元数值模拟结果,对加劲肋的传力特点和破坏模式进行分析,推导出了加劲肋的承载力贡献公式,并提出了加劲肋与T型钢构件的承载力叠加方法,给出了加劲肋T型钢构件的承载力公式;(4)基于加劲肋T型钢半刚性梁柱节点抗弯承载力的主要影响因素和节点受弯破坏模式,采用材料力学理论分析了承载力极限状态下各组件截面抗弯刚度,计算了各组件承载力。根据最小承载力原理,推导了加劲肋T型钢半刚性梁柱节点极限抗弯承载力公式。最后,结合有限元数值计算结果,验证了加劲肋T型钢半刚性梁柱节点极限抗弯承载力公式的正确性。
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