腹板耗能自复位钢结构节点的抗震性能分析

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钢结构大多是使用钢制材料通过多种方式组成的主要建筑结构,例如可以通过焊接、螺栓连接等方法将型钢或者钢板组合在一起。混凝土结构具有自重较大,刚度小,且强度也较小等缺点,而钢结构很好的弥补了这些缺点。但随着应用的增多,钢结构梁柱节点处经常出现脆性破坏,即使可修复,费用也较高。因此,提出新型的钢结构节点能够有效地减少梁柱节点发生脆性破坏的可能,同时也能减少修复费用。本文提出一种新型自复位钢结构梁柱节点——腹板耗能节点。首先,通过自复位梁柱节点研究背景的综述,国内外的研究与发展前景的介绍,对新型自复位钢结构梁柱节点有了更加深入的理论研究。然后,利用有限元理论对该类节点进行初步分析,同时,利用有限元软件ANSYS建立该类型节点并对一个该类型节点在单向位移荷载作用下进行数值模拟分析,可以得到结构位移云图,应力云图和各构件的位移和应力云图,直到荷载过大导致整个模型被破坏。最后当预应力钢绞线的距离和数量,摩擦系数,预应力初始大小这几个方面分别赋予不同的数值时,建立9个不同参数的模型在ANSYS进行有限元模拟分析,对这9个节点分别施加低周循环荷载,加载结束后得到每个节点的荷载-位移滞回曲线,骨架曲线和云图等曲线,研究该类型节点的耗能能力、延性和刚度的同时,对影响它们的因素也进行研究。通过研究得到该类型节点能够很好的满足规范中提出的抗震基本设计原则;摩擦系数能够提高节点的承载能力,耗能能力和“前期刚度”;但对节点的延性和“后期刚度”影响不大;钢绞线中初始预应力的增大能够提高节点承载力,但预应力如果过大将会导致梁截面比较早的屈服,会使节点的延性和耗能能力出现降低;使钢绞线数量和间距的增加能够显著提高结构“后期刚度”,但同时会造成节点的耗能能力的降低。本文通过ANSYS对腹板耗能自复位梁柱节点进行模拟,能够很好体现出该种结构的构造和力学性能,为对该种结构进行后续研究和结构优化提供了参考。
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