栓焊连接的方钢管混凝土柱—削弱钢梁框架节点受力性能研究

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狗骨式节点是近年来钢框架研究较多的一种节点,能有效地将塑性铰外移至削弱区域,起到保护节点防止梁端发生脆性断裂的作用。本文在本课题前期试验及理论研究的基础上,对栓焊连接的方钢管混凝土柱-钢梁节点提出了四种梁端削弱方案,并利用有限元软件—ANSYS建立了同时考虑大变形的几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、各种材料非线性三重非线性因素的四种三维实体有限元模型,分析了模型在单调和低周反复荷载作用下的受力性能。从P-Δ曲线考察削弱方式对节点刚度、屈服荷载和承载力的影响;从应力分布曲线和应力云图的角度分析削弱方式对节点塑性铰外移和减小梁端焊缝处应力集中的影响,并与相同削弱方式的全焊节点进行对比分析,以考察连接方式对上述因素的影响:分析了四种削弱节点的滞回曲线、骨架曲线,从延性和耗能的角度考察了节点的抗震性能,并与相同削弱方式的全焊节点进行对比分析,以考察两种连接方式抗震性能的优劣;此外为方便后续地震反应分析,本文给出了轴压比为0.56时的节点的恢复力模型;并以本文的推荐模型为例考察了削弱区域尺寸和梁上混凝土楼板对节点刚度、强度、塑性铰外移效果和梁端应力集中的影响;最后,在总结本文研究和已有研究成果的基础上,提出了栓焊连接的方钢管混凝土柱一削弱钢梁框架节点连接的设计建议,可供工程设计和进一步研究参考。
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