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摘要:随着社会经济的不断发展,以及日益频发的地震,人们对建筑物的抗震性能要求越来越高。钢框架结构一致被认为是抗震性能较好的结构体系,而梁柱节点是地震发生时,最易破坏的部位,梁柱的连接将影响到整个建筑物的抗震性能。为了减小地震作用下梁柱节点的破坏,我们将对不同的节点连接进行抗震分析。
前言
欧洲规范中规定,梁柱的节点连接有三种:刚性、柔性、半刚性,半刚性介于刚性连接与半刚性连接之间,既能承受一定的弯矩,又能发生一定的转角。端板连接实际就是半刚性连接,节点转角θ是指梁端上、下翼缘中心线处的相对转角。钢结构梁柱节点的端板连接建议采用下面的构造类型:外伸式、设置端板外伸加劲肋,螺栓布置两列。[1]
图1端板连接的弯矩-转角关系
一模型的设计
本文共设计了5个计算模型,5个外伸端板式连接,模型参数如下表所示,主要研究参数为端板厚度以及螺栓直径。梁柱均为焊接H型钢,H型钢梁截面尺寸为H300×200×8×12,柱截面尺寸H300×250×8×12(高度×宽度×腹板厚度×翼缘厚度),分别用M1、M2、M3、M4、M5表示。
表1模型主要参数
二计算模型的M-θ曲线
计算5个模型对应的M-θ曲线,如下图所示:
图2模型的弯矩-转角(M-θ)曲线
三、结论
1析节点抗弯承载力,比较M2与M1,M2端板厚度增加,使螺栓拉力分布改变,从而使第一排螺栓拉力过大,导致节点过早破坏,使得M2的抗弯承载力低于M1;M3螺栓直径增大,抗弯承载力显著提高,说明螺栓直径的增大对抗弯承载力的提高非常有利;比较M4与M3,M4的抗弯承载力仍略有提高,得出在螺栓直径相同的情况下,增大端板厚度也可以提高节点的抗弯承载力。
2分析节点的极限转角,外伸端板连接均具有良好的转动能力;在上述模型中,5个外伸端板连接,其中节点极限转角最小的是M2,其端板较厚,但是螺栓直径较小,使得螺栓先于端板屈服,使得节点的极限转角较小;比较M3和M5,采用端板厚度小、螺栓直径大的节点构造,端板连接节点的极限转动能力有明显改善。
参考文献:
[1]王新堂.半刚性连接平面钢结构弹性分析的普遍模型[J].建筑结构,2002,32(12):42-44.
[2]郭兵,柳峰,顾强.梁柱端板连接的破坏模式及弯矩转角关系[J].土木工程学报,2002