不设置水平加劲板的箱形柱钢框架中节点性能影响因素研究

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1、第七届全国现代结构工程学术研讨会不设置水平加劲板的箱形柱钢框架中节点性能影响因素研究方松青崔佳龙莉萍(重庆大学土木工程学院，重庆400045)摘要本文通过对45种组合下不设置水平加劲扳的箱彤柱钢框架中节点建立模型进行了非线性有限元分析。分析了节点区的应力分布情况，考察了柱截面宽度，柱翼缘厚度，柱宽厚比以及柱与梁翼缘宜度比对节点极限承载力的影响。关键词：箱形柱．框架中节点．有限元分析，刚性连接，影响因素一、引言在多商层钢结构建筑中，箱形柱以其较好的受力特性被广泛使用“1。框架结构中，当箱彤柱与H型钢梁刚性连接时，箱形柱在梁翼缘高度对应位置一般需设置水平加劲板，且对加劲板必须采用全熔透焊缝

2、。而在实际工程的施工过程中，对加劲板的设置，通常是将加劲板与拄的三块壁板先焊接起柬，而加劲板与第四块壁板的连接只能从外面用熔化的嘴电渣焊来解决，这种方式对于施工来说，带来了很大的难度。同时这种焊接方法在节点区很容易出现熔渣及不完全熔化现象，这些缺陷是节点脆性破坏的直接原因。对于一般铡框架结构体系。在受力较小的情况下，若箱形柱内部不设置横向加劲肋，不仅q以节省材料，同时也减少了框架节点处焊缝的数量，减小了焊接残余应力，大大降低了施工的难度，从而提高了节点施工的速度以及整个工程的建造进度。目前国内大部分学者主要针对H型柱和工字型粱刚性连接节点在地震作用下的性能进行过一些研究，部分成果电被规

3、范条文所采纳，而对于不设置水平加幼扳的钢框架箱形柱与工字型梁刚性连接的节点研究还比较少。现行钢结构规范对箱形柱的连接节点的规定基本足一片空白，本文即是对此种类型的节点进行了相关性能研究。二、计算模型的确定影响节点性能的园素很多，如前所述，节点焊缝是导致节点脆性破坏的主要原因，寿才料的几何缺陷以及焊接残余应力也影响了节点的性能，为了简化模型。不考虑这些外界因素的影响。分析之前进行了如下基本假定：(1)箱形柱、H型钢粱所用的钢材均为Q235钢，且钢材为理想弹一塑性材料；(2)不考虑构什自重的影响：(3)焊缝的材质与箱形柱、H型钢梁材料相同．不考虑焊接残余应力的影响；(4)不考虑几何缺陷对节

4、点性能的影响；(5)采用大挠度理论：(一)几何模型本文研究的节点模型取为箱形柱与H型钢粱刚性连接节点中的中节点，粱采用H型钢截面，柱采用四块钢板焊接而成的箱形截面，节点焊缝采用全焊接焊缝，即H型钢粱翼缘采用焊透的T彤焊缝而腹板采用角焊缝与箱形柱翼缘连接。根据节点的构成，结构几何模型如蚓2。l所示。在确定箱形拄长度时，近似认为柱的反弯点位于框架柱的中部，因此取为3300咖：同时H型钢梁的自由端也近似认为在两端固定梁的反工业建筑2007增刊第七屑全国现代结构工程学术研讨会弯点处，取梁净长为1500一。(二)模型截面尺寸的确定?在对箱形柱与H型钢梁进行组合时，遵循以下三个基本原则：①选定一种

5、型号的H型钢，通过固定柱翼缘厚度，变换截面宽度进行组合，考察柱宽度对节点性能的影响，此类组合定义为I系列：②选定一种型号的H型钢，通过固定枉截面宽度，变换柱翼缘的厚度来进行组合，考察柱壁板厚度对节点性能的影响，此类组合定义为II系列；③选定一种型号的柱截面，通过变换梁翼缘的宽度来进行组合，考固21节点几何模型，察柱截面宽度与粱翼缘宽度的比值对节点性能的影响，此类组合定义为Ⅲ系列：根据以上的组合原则，选取了9种截面尺寸的箱形柱截面，与5个H型钢梁组合得到有限元模型编号如表l所示。表中编号如B400，28H100，其中B400忆8中的B表示为箱形柱，400，28表示箱彤柱的宽度’为400m

6、m，壁厚为28mm；H100中的H表示为窄翼缘的H型钢，100表示为H型钢的高度为100衄。因此编号B400腔8H100表示为箱形柱口400“00×28与H型钢梁HNl00x50x5x7的组合编号。?’表1模型的编号：乏途HNl00×50HN300x150HN400×200HN500×200HN6(Xh200x5x7x6．5x9x8x1310x16×11×17口400×400×28B400，28H100B400，28H3(10B400，28H400B400，28H500B4∞，28H砷0口500×500×28B500，28H100B500／28H300B500，28H4册B500，28

7、H500B500，28H600口600×6(J0×16B600，16H100B6洲16H300B600，16H400B600，16H500B刮o，16H砷O口600×600×20B600，16H100B600／16H300B600，16H400B600，16H500B60(Ⅳ16H600口600×600×24B600，24H100B600／24H300B600，24H400B600，24H500B600，24H600口600×600×28B60