T型钢连接的方钢管柱-工字型钢梁节点改造的性能研究

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文T型钢连接的方钢管柱-工字型钢梁节点改造的性能研究作者姓名：张皓入学年份：2013年9月指导教师：李帼昌学科领域：建筑与土木工程申请学位：工程硕士（结构工程）所在单位：土木工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：梁力答辩委员会组成：梁力许伟张海霞王占飞隋伟宁论文评阅人：硕士研究生学位论文摘要I摘要梁柱节点作为钢框架结构中的重要元素，一直是工程界、学术界关注的重点。尤其是在北岭地震和阪神地震后，国内外学者在反思传

2、统全焊接节点不足的同时，提出了多种改进方法，也涌现出了众多新型节点。其中，半刚性梁柱连接节点因其良好的变形能力、耗能能力，逐渐成为国内外学者研究的热点。半刚性既代表一类节点，也是一种设计思路。大量研究表明，绝大多数梁柱连接都是介于刚接和铰接之间的半刚性连接，考虑连接半刚性的设计将更符合实际情况。目前我国规范当中并没有涉及半刚性节点的设计和分类，一定程度上限制了半刚性节点的推广应用。常见的半刚性梁柱连接节点有：T型钢连接、顶底角钢连接、端板连接等。其中，T型钢连接已证实是刚度较大的一种连接形式，能够适用于多高层钢结构建筑，再加之其明确的传力

3、方式，高效的施工工法，也能够适应建筑工业化的发展方向，具有广阔的应用前景。目前国内外T型钢连接的研究并未涉及T型钢连接的方钢管柱-工字钢梁栓焊混接节点。本课题研究一种新型梁柱连接节点形式，即：T型钢连接的方钢管柱-工字钢梁节点，并基于本课题已有研究成果，针对刚度不足的现象对节点进行改造，在T型钢翼缘板加塞焊缝，加强T型钢与方钢管柱的连接。对塞焊改造后的节点进行了单调荷载、往复荷载作用下的有限元模拟分析和试验研究，并将有限元模拟分析结果与试验研究结果进行对比，得到可靠结论；另外，针对T型钢连接的高强方钢管柱-工字钢梁节点进行了单调荷载作用下

4、的有限元分析，对高强钢材的应用对节点性能的影响情况进行初步探索；同时对塞焊缝进行变参数有限元模拟分析，通过改变塞焊孔孔径、填焊深度来探究塞焊缝尺寸的变化对节点性能产生的影响。研究结果表明：有限元模拟分析结果与试验结果吻合较好，塞焊改造后节点初始转动刚度比原有节点有明显提高，按照欧洲规范(EN1993Eurocode32005)半刚性节点分类标准，塞焊改造后的节点属于半刚性节点；塞焊缝的存在克服了原有节点T型钢翼缘与方钢管柱四周围焊的过早开裂，使得节点各构件能够充分发挥各自性能，具有良好的延性和能量耗散能力，对抗震十分有利；而塞焊缝尺寸对节

5、点性能影响不大；另外，使用高强钢材能够在对节点性能影响不大的情况下降低用钢量，但要注意由构件截面减小带来的稳定问题。关键词：半刚性节点；节点有限元分析；节点试验研究；弯矩-转角曲线；滞回曲线；II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIAbstractAsanimportantelementinsteelframestructure,thejointbetweenbeamandcolumnisalwaysthefocusoftheengineeringfieldandtheacademicfield.Especially

6、aftertheNorthbridgeearthquakeandtheKobeearthquake,thescholarsbegantoreflectonthedefectsoftraditionalfull-weldedbeam-columnconnections,andproposemanyimprovementmethodsincludingmanynewkindsofconnectionsatthesametime.Amongthem,thesemi-rigidbeam-columnconnectionshadbecometheh

7、otspotintheacademicfieldbecauseofitsgooddeformationcapacityanddissipationcapacity.Semirigidisnotonlyakindofjoint,butalsoadesignmethod.Alargenumberofstudiesshowthat:mostofthebeam-columnjointissemi-rigidconnectionbetweenhingeconnectionandrigidconnection,thesemi-rigidconnect

8、iondesigncouldbemoretruthful.Atpresent,thedesignmethodsandtheclassificationsofsemi-rigidjointsar