螺栓連接鋼梁：鋼管柱節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能與設(shè)計方法

　　本書以T形方頸單邊螺栓連接鋼梁-方鋼管柱節(jié)點(diǎn)為研究對象，采用試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬和理論分析等方法對此類連接的靜力性能和抗震性能進(jìn)行了系統(tǒng)完整的研究，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：（1）對8個T形方頸單邊螺栓連接鋼梁-鋼管柱節(jié)點(diǎn)和2個傳統(tǒng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)開展了單調(diào)荷載下的靜力性能試驗(yàn)和低周往復(fù)荷載下的抗震性能試驗(yàn)，探討了長圓形螺栓孔布置方案以及端板加勁肋和鋼管柱內(nèi)灌注混凝土兩種加強(qiáng)措施對節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。研究了T形方頸單邊螺栓連接節(jié)點(diǎn)的破壞模式、轉(zhuǎn)角-彎矩關(guān)系、耗能能力、關(guān)鍵部位轉(zhuǎn)角-應(yīng)變關(guān)系、各部位屈服順序等，揭示了此類節(jié)點(diǎn)的工作及破壞機(jī)理。結(jié)果表明，此類連接具有與傳統(tǒng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)相似的破壞模式、相近的初始剛度和強(qiáng)度剛度退化規(guī)律、不低于85%的全生命周期承載力、超過130%的抗震延性和150%的耗能能力。（2）提出了雙槽鋼組件和H型鋼組件加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，并對2個雙槽鋼組件加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)和8個H型鋼組件加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了單調(diào)荷載試驗(yàn)和低周往復(fù)荷載試驗(yàn)研究，探討了加強(qiáng)組件類型、組件長度和連接面厚度對節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明，通過設(shè)置加強(qiáng)組件，T形方頸單邊螺栓連接鋼梁-鋼管柱節(jié)點(diǎn)由半剛性部分強(qiáng)度連接轉(zhuǎn)為半剛性全強(qiáng)度連接，耗能能力最高提升102.3%，且成功避免栓孔沖切破壞；建議T形方頸單邊螺栓連接鋼梁-鋼管柱加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)采用外伸H型鋼組件，并且其截面應(yīng)具備足夠的受彎和受剪承載力以承擔(dān)節(jié)點(diǎn)域的彎矩和水平剪力。（3）通過ABAQUS有限元分析軟件進(jìn)一步評估了T形方頸單邊螺栓連接鋼梁-鋼管柱節(jié)點(diǎn)性能，包括建立此類節(jié)點(diǎn)有限元模型；利用有限元模型分析結(jié)果揭示此類連接的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)響應(yīng)機(jī)理；開展T形方頸單邊螺栓連接節(jié)點(diǎn)的參數(shù)分析研究，包含此類連接特有的螺栓和栓孔參數(shù)、與傳統(tǒng)螺栓連接通用的構(gòu)件參數(shù)以及加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)；通過大量的數(shù)值模擬完成對T形方頸單邊螺栓連接鋼梁-鋼管柱節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)方式的最終評估。（4）應(yīng)用組件分析法和薄板塑性鉸線理論建立了T形方頸單邊螺栓連接鋼梁-鋼管柱節(jié)點(diǎn)初始轉(zhuǎn)動剛度計算模型、受彎承載力計算模型和單調(diào)荷載及低周往復(fù)荷載下的轉(zhuǎn)角-彎矩關(guān)系模型。

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