箱型柱与型钢梁连接节点性能研究.pdf

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1、箱型柱与型钢梁连接节点性能研究孙晓慧河北省建筑材料工业设计研究院曹敬鹏北京森磊源建筑规划设计有限公司石家庄分公司画回团摘要：本文阐述了箱型柱一工字铜梁节点的工作性能，采用有限元方法分别对节点处采用梁加盖板的方法加强及加T型外部加劲肋的方法进行分析，并时这两种节点的性能进行探究。关键词：箱型柱；型钢梁；节点性能引言在目前，钢材仍然是建筑骨架的首选材料，钢材不但满足了结构承重的要求，而且塑性好，变形能力强，抗震性能好，钢结构房屋在建筑中的应用越来越多。钢结构的抗震性能在很大的程度上取决于节点形式，节点是钢结构中传递荷载的枢纽，在钢结构中有着重要的作

2、用。1箱型柱一工字梁节点的工作性能在钢结构中柱子是重要的结构承重部件，它将建筑物的衙载传给基础，而梁柱的连接节点把平面荷载传给桩子，在建筑物传力中扮演着重要的角色。目前的建筑，箱型截面是常用的截面类型之一，箱型柱有蓿自己的特点，其两个方向截面属性一致，更充分的利用了钢材的性能。梁柱连接节点的性能直接的决定了建筑物的抗震的能力，为了增强节点的性能，普遍的做法是在柱子的内部与粱连接的节点处设置隔板，但是这样的方法在实际的施工组中却不能够很好的实现，柱内的空间很小，极火的影响了，焊接的空间，焊接的质量也会大打折扣。但是箱型柱与梁的连接处对连接质量要求

3、很严格，要求连接节点的强度强于梁的强度，在柱内空间的焊接给连接处的质量埋下隐患，为了避免问题的发生，消除隐患，我们通常采用节点处加粱盖板加强的方法或加T型加劲肋构造的方法对：竹点进行加强。2箱型柱一H型梁盖板节点的有限元分析2．1非线性有限元变分原理是有限单元法的基础，将具有弹性的个体划分为多数的离敞小单位，再用这些离散的单位形成另一个集合体，用这个新的集合体来替代原来的结构，然后分别建立各个单元的平衡方程，最后通过组合求解方程，得出结论。几何非线性是钢结构非线性行为的主要类型，此行为中包含了位移和应变。还有一种是材料的非线性，主要表现为材料的

4、应力一应变关系和焊接的应力一应变关系。在节点是全焊接的状态下，在有荷载的作用下，截面的应力关系会发生变化，在经过屈服阶段之后，截面的应力关系会进入非线性的塑性发展阶段，应力关系的变化不再是一个直线的变化趋势。因为有侧向约束力的原因，连接的节点一般不会出现整体失去稳定性的情况，但是在受力比较大的区域会发生弯曲，板件变形，这只是区域性的情况。这些情况都无法采用简单的规律化的公式考虑，所以对此研究必须采用非线性的分析方法。2．2有限元模型的建立目前箱型柱的做法主要有两种，冷轧成型以及四面钢板焊接。冷轧成型箱型柱的柱体性能可靠，具有较强的稳定性；焊接成

5、型箱型柱的灵活性较好，不受承载面大小的限制，但是有着较高的焊接工艺要求，为了保证其整体稳定性，采用焊接而成的箱型柱板的厚度比有公式的限制。3箱型柱一H型梁盖板节点的静力分析箱型柱～}{型钢梁盖板加强节点受到破坏，大多是因为节点处7-,Ic,JJll盖板导致连接处板件屈服，柱子腹板的屈服大大降低了节点承载力。为了避免柱子腹板屈服，从而提高节点强度，可以采用以下几种办法。一种是增加箱型柱板件的厚度，这种做法可以大大提高节点刚度，同时其弹性极限也能得到提高。但是这种方法会增加钢材使用量，如果板件厚度增加过多，会造成钢材的浪费。另外一种是增加梁翼缘宽度

6、；此方法可以大幅度提高节点的初始刚度和承载力，但梁翼缘宽度增加后，柱子对于力的接触范围加大，在盖板周围的应力加剧。还有一种是梁高度的变化对于节点的影响，梁高度增加会快速增加盖板根部的受力，而在受力增大的情况下焊缝开裂发生的几率也会增加，且容易造成柱子腹板局部不稳定。另外增加盖板厚度也可以增大节点承受的弯矩，减少节点应力，但是厚度过大会给焊接工作带来压力。4T型外部加强节点T型外部加强节点可以有效加强箱型柱与型钢梁的节点质量，T型外部加强节点将力传递到了侧板上，而侧板本身具有较大的刚度，因此改善了节点的工作性能，均匀的分散了应力，改善了焊缝因为应

7、力集中而出现问题的情况。T型外部加强节点，是将力由梁翼缘中部传递．至0Dn劲肋上，再由加劲肋传递到柱子的腹板上。节点会随着荷载的增加而慢慢变形，压力向盖板的传递减少了加劲肋的负担。T型加劲肋节点改进了粱加盖板连接节点，但极限弯矩并没有多大变化。T型加肋节点具有更合理的应力分布，大大减轻了盖板的负担，如果节点的T型加劲肋够大的话，甚至可以完全替代盖板来受力，基于这一特点，T型加劲肋节点可以作为灾后；内加同措施来使用。5结语在对箱型柱一工：芋钢梁节点的工作性能的研究中得出，梁加盖板的方法因为在盖板与柱子的连接处连接的面积较小，从而使连接处的应力较高

8、，容易引起焊缝的破坏，而使节点丧失传递荷载的能力，引起破坏；梁加T型外部加劲肋的方法可以使梁、柱连接处的面积增大，从而使连接处的应力减小，更容易使焊缝