方鋼管柱-H型鋼梁外加強(qiáng)環(huán)式節(jié)點(diǎn)有限元分析.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)作為綠色、節(jié)能、環(huán)保建筑的代表，具有施工污染環(huán)境少、能耗低、材料回收利用率高、抗震性能好等綜合優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)今環(huán)境問題日益突出的時(shí)代中起著舉重若輕的作用。
　　在鋼結(jié)構(gòu)體系中，構(gòu)件與構(gòu)件的連接部位稱為節(jié)點(diǎn)，為鋼結(jié)構(gòu)受力的關(guān)鍵所在，是整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重中之重。本文對(duì)基于塑性鉸外移理論提出的新型外加強(qiáng)環(huán)式節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了研究，該節(jié)點(diǎn)是將鋼梁插入上、下外加強(qiáng)環(huán)板之間與方鋼管柱接觸，再分別將鋼梁與方鋼管柱、鋼梁與外加強(qiáng)環(huán)板、方鋼管柱與外加強(qiáng)

2、環(huán)板焊接固定。
　　在已有試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行模擬計(jì)算比較，從而驗(yàn)證有限元模型的可靠性。然后，改變節(jié)點(diǎn)的參數(shù)進(jìn)行擴(kuò)大參數(shù)計(jì)算，分析不同參數(shù)對(duì)應(yīng)力云圖、滯回曲線、骨架曲線以及各構(gòu)件應(yīng)力曲線等性能的影響。在此基礎(chǔ)之上，提出設(shè)計(jì)此類新型加強(qiáng)環(huán)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造建議。
　　主要結(jié)論如下：
　　(1)在柱端加載方式的基礎(chǔ)之上，對(duì)節(jié)點(diǎn)梁端加載方式進(jìn)行模擬計(jì)算，其結(jié)果表明:當(dāng)節(jié)點(diǎn)的柱子具有足夠的剛度和強(qiáng)

3、度沒有發(fā)生破壞時(shí)，節(jié)點(diǎn)采用柱端加載或梁端加載對(duì)結(jié)果的影響較小，可以忽略。
　　(2)加強(qiáng)環(huán)板的厚度對(duì)構(gòu)件的承載力及其滯回性能影響相對(duì)較大;加強(qiáng)環(huán)板外寬度對(duì)加強(qiáng)環(huán)板的應(yīng)力分布及其高應(yīng)力集中區(qū)分布有一定的影響;加強(qiáng)環(huán)板角度對(duì)加強(qiáng)環(huán)板的高應(yīng)力集中區(qū)有影響，對(duì)于梁柱的影響幾乎可以忽略;加強(qiáng)環(huán)板翼緣邊角寬度主要是對(duì)外加強(qiáng)環(huán)板處的焊縫質(zhì)量有一定影響。
　　(3)本文的有限元模型中，方鋼管柱寬厚比大于18時(shí)，節(jié)點(diǎn)發(fā)生柱子的局部屈曲破壞，且

4、整個(gè)構(gòu)件的承載力明顯下降;當(dāng)柱子的軸壓比超過0.3時(shí)，柱子會(huì)發(fā)生剪切破壞或者失穩(wěn)破壞。
　　(4)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)時(shí)，柱子的軸壓比限值應(yīng)小于0.3，以免出現(xiàn)柱子發(fā)生剪切破壞;柱子的寬厚比小于18，避免柱子發(fā)生局部屈曲破壞;加強(qiáng)環(huán)板的厚度滿足td/tf≈1.0及td/tc≈0.8;加強(qiáng)環(huán)板的外寬度滿足Wd/D≈0.33;加強(qiáng)環(huán)板的翼緣邊角寬度滿足b/Bf≈0.33。
　　(5)在施工時(shí)，應(yīng)先將加強(qiáng)環(huán)板在柱子確定的位置焊接，然后將梁伸入