高强度钢材梁柱节点受力性能的有限元分析

摘要

为了研究国内Q460C高强度结构钢材梁柱节点的承载性能及变形能力,比较栓焊节点和全焊节点力学性能的差异,本文根据Q460C高强钢材及其焊缝的材料本构关系,采用高效精确的有限元模型对高强度钢材梁柱节点在单调加载和循环加载下的受力性能进行模拟.结果表明:栓焊节点和全焊节点的刚度接近,前者承载力稍低；两种形式节点在梁翼缘与腹板焊接孔交界处及腹板或连接板焊缝两端出现明显的应力集中；节点焊缝连接区域形成的塑性铰,使其具有良好的转动能力；焊缝区域宽度对节点的初始刚度、承载力影响很小；基于材料循环本构关系计算的栓焊节点承载力比基于单拉本构的计算承载力高7.6％,计算的节点延性却降低了28.7％,而且钢材的循环本构关系对结果影响远大于焊缝.因此,Q460C高强钢节点的有限元计算承载力、延性及耗能能力均较好,栓焊节点和全焊节点的受力行为相近,为保证节点具有足够延性,模拟节点地震反应时需要考虑钢材的循环本构关系,同时有必要对考虑材料损伤退化的节点性能进行研究.