不设横向加劲板箱形柱钢框架中节点试验研究

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1、第七届全国现代结构]二程学术研讨会不设横向加劲板箱形柱钢框架中节点试验研究景其增，龙莉萍，崔佳(重庆大学上术_[程学院，重庆400045摘要·为了正确地了解不设横向加劲板箱形柱钢框架中节点的实际受力状态和破坏特征，本文通过梁柱中节点破坏试验，针对连接节点的刚度即柱翼缘板侧向变形酶一△：。进行了测试，并着重研究梁帏节点的两种破坏模式，分析了板域的应力分布．最后。建立在试验数据的综合处理分析的基础上得出结论，供进一步对此粪节点的分析和研究参考。关键词。箱形柱，工字形钢粱，粱柱中节点，M一△一．曲线箱形截面柱与工字形截面梁刚性节点，在国内外实际工程

2、中被广泛应用。随着焊接技术的提高，箱形杜与工字形钢粱的刚性连接(工字形粱翼缘采用焊透的T形对接焊缝而腹板采用焊缝或摩擦型连接高强度螺栓与箱形截面柱翼缘相连)已成为主要的节点形式。根据《钢结构设计规范》GB50017—2003的要求，在上述节点中，箱形柱内粱翼缘对应位置应设置加勘肋。然而，就施工而言．在箱形柱中设置加劲肋是较为麻烦的。本文的研究目的，就是通过静力破坏试验。正确地了解焊接箱形柱与工字形铡梁刚性节点在不设置横向加劲肋情况下的实际受力状态和破坏特征，为今后进一步对此类节点的分析和研究提供数据和参考。一、试件及试验(一)试件制作本论文试

3、验的试件共三个，节点形式以理论分析中的一组刚性梁柱节点为蓝本，选用工程中常用尺寸，柱高取为3300m，柱截面尺寸400x400x28x28；梁截面尺400x200x10x10。确定模型的轴压比为n=0，4，具体柱尺寸及主要尺寸按照缩尺原理l：2比例缩小。板件厚度分别为5Ⅻ和13．5m，材料均采用q235。试件设计详图见图l及表1：表1试件尺寸及编号情况(单位：m)H图1试件详图●试件编号粱柱连接形式JDl、2、3B船00x100x5x5口215x215x13．5x13．5焊接工业建筑2007增刊1183蔓兰旦全望墨垡笪塑三翌堂查翌盟垒(二)试

4、验装置与测点本实验在重庆大学B区大型结构实验室进行。在箱形柱下端设一500T油压千斤顶，施加轴压力：由于粱端荷载不大，试验采用30t螺旋千斤顶手动加载，7V14型数据记录仪与计算机联机控制采集数据及监测试验全过程。应变花(片)布置如图3所示。试验测点布置及装置如图2所示，梁上荷载是通过螺旋千斤顶与梁之间的应变式传感器测量的，该传感器在手动施荷的压力作用下产生的应变’目雎厂圆-0吖””5，由蛳@、J咀Il‘1i时l■■一舻_。切幽趔。I翘整理广‘=Li●■■●一■-_一-通过电阻应变仪显示出来，再通过试验前所作的传感器校验图2试验测点布置及装置

5、简图所得的系数值换算，进而得出加载荷载的大小。整个加载过程是通过静态电阻应变一仪对加载力进行监控，为了得到梁柱节点的刚度即柱翼缘板侧向变形；因此在节点c、D、E、F点处侧向也布置有50m的电测百分表，监测梁上下翼缘与箱形柱翼缘板连接位置柱翼缘板在加载过程中的侧向变形位移△一。在梁柱连接节点附近的受力状况是本论文的核心问题．但由于连接处应力状况比较复杂，本实验分别在试件节点周围贴上小尺寸应变花探索其应力状况。应变花(片)布置见图3，所用的应变花是浙江黄岩测试仪器厂生产Bxl20—3(：A(泊式胶基450应变花)。(三)试验现象·L1075Lf0

6、7：58一宕-=宕-=8乞8气g删舟急．．1～．1牡：：=or卅l“F芎EL‘一l—EfJ”hr．孔。：：甲膏■‘兰'’I一§爿*：：：Ⅲ假’r1刘l⋯．-b一‰。10751107．5【i∞【试验观察发现，构件在试验过程中主要发牛2种破坏图3应变花(片)布置图模式。即：①梁受压翼缘局部失稳破坏；②箱形柱翼缘板侧向局部凹凸变形破坏。第①种破坏模式是由于梁柱节点附近的梁受压翼缘受挤压失稳而导致翼缘板鼓屈失去承载力。第②种破坏模式对于未设置横向加劫肋的箱形杜而言这种局部凹凸变形最大位置在与粱上下翼缘连接的位置。本身粱端连接位置粱的腹板连接在柱的翼缘

7、上，使得柱子的翼缘板容易产面外变形，这样由梁的腹板向柱子传递弯矩就成为难题。由此缘故，与柱子为H形截面的情况相比，粱端的抗弯承载力降低。这样粱E下翼缘与柱翼缘扳连接位置承担了大部分的弯矩，因此此位置柱翼缘板侧向凹凸变形将大大降低抗弯承载力。当面外变形达到一定程度时，粱柱节点将丧失承载力而破坏。梁柱节点破坏模式如图4所示。二、试验数据整理与分析(一)粱柱节点处Ⅺ一△一曲线由设置在梁受压翼缘和梁受挣翼缘处的位移表测得柱翼缘板图4粱柱节点破坏模式侧向凹进和凸出的位移：根据测得的位移，画出三个试件梁1184工业建筑2007增刊p口■m=-出慧3■i．

8、r■第七届全国现代结构工程学术研讨会柱连接节点处M～△。曲线如图5M一节点承受的弯矩，单位：KN—lI

9、Ⅱl△r梁受压翼缘与柱翼缘板连接处侧向凹进位移(图示为正)，