梁柱铸钢件连接节点滞回性能有限元分析.pdf免费

第十届全闷现代结构_r：程学术研讨会 梁柱铸钢件连接节点滞回性能有限元分析 邵永松李承柱暴伟 (哈尔滨工业大学土木工程学院 哈尔滨 1 50090) 提要：本文提出了一种新的钢框架梁柱半刚性连接节点形式——铸钢件连接节点，并对肋板厚度对铸钢件滞回性能的影响 时节点的滞回环、骨架曲线、刚度、延性、耗能能力等滞回性能。分析结果表明：肋板对提高节点的抗震耗能能 力十分有利，铸钢件肋板厚度的越大，抗震性能越好。 关键词：铸钢件半刚性有限元分析滞回性能 一、引言 钢框架梁柱节点按连接材料的不同，可以分为铆接连接、高强螺栓连接、焊接连接以及混合连接。无 论采用哪种连接方式，梁、柱节点作为钢框架中的关键连接部分，起着传递构件之间弯矩和剪力的作用。 其连接性能直接影响着框架在荷载作用下的整体性能。美国北岭地震和日本阪神地震震害研究表明：传统 节点存在着根本性的缺陷…，大鼍的钢框架全焊接梁柱节点发生破坏，其原因主要是连接接头本身缺陷引 起脆裂。这些缺陷主要包括焊接施工时的热影响区、焊缝本身的缺陷和连接部位的应力集中现象等。为了 改善连接节点的受力性能及现场施焊所带来的不利影响，人们开始采用由角钢、端板或T型钢通过高强螺 栓连接或局部通过焊接来连接的梁柱节点形式。但每方式，都有不可避免的缺点。全部采用的螺栓连接， 轧制连接件形状受限，无法提供较好的强度、刚度及滞回性能：采用焊接结合，焊接的缺陷又无法避免。 近些年，随着铸造技术和材料性能的提高，采用铸钢的节点连接形式不断在工程中得到应用，其中最 为广泛的是大跨空『自J结构中应用的球节点，可以将球节点与连杆端部浇铸成型。此外，很多结构的复杂支 座和梁柱节点，也采用了整体浇铸。随着研究的不断深入，铸钢件连接在抗震框架结构中也得到了发展IzJ。 铸钢件连接节点具有结构形式多样化、力学性能好、施工工期短以及良好的适用性等优点，但在高层与轻 型钢结构建筑中应用还处于探索阶段。本文提出一种铸钢连接件形式，避免了传统半刚性连接节点的缺点。 对该类型节点滞回性能进行了非线性有限元分析，以期望对这种连接节点的进一步研究和工程应用提供理 论依据。 有限元模型建立及加载制度 本文的铸钢件连接节点完整模型如图1所示。梁柱均采用H型钢，其几何尺寸为：梁截面为 铸钢件尺寸为200 倒角14mm，见图2，高强螺栓直径20mm。1 利用有限元分析软件ANSYS对钢框架梁柱铸钢件连接节点的工作性能进行模拟时，采用三维实体建 工业建筑2010增刊 1177 第十届全国现代结构I程学术研讨会 卜“麓 ；；瞬 ；l谫隧_|i||劫曜i 嘻龌攘I{蘸l 田4潘回曲线 将每个滞回曲线的峰点连接起来得到各相应摸型的弯矩转角关系骨架曲线．见图5。骨架曲线是每次 Im建筑∞10增刊 第十届全国现代结构工程学术研讨会 加载达到的竖向力最大峰值的轨迹，反映了构件受力与变形各个不同阶段的特性。 ．‘一 薯180 器1∞20 40鲈 ∞瑚啪枷‘划 柏40∞∞1日 ? 转角(·r■) ‘r—————————] ·l+TLB-o