蜂窝式钢框架梁柱节点静力性能试验研究

摘要

蜂窝构件是将H型钢或工字型钢沿腹板上一定的折线或圆弧线切割成的两部分错位焊合后，所形成的腹板有孔洞的钢结构构件，也可以是在型钢上按一定要求直接打孔所形成的钢结构构件，其特点是自重轻、承载力高、造型美观及便于穿插管线，适合建造多层的楼房、无大型吊车的厂房和轻钢结构别墅等建筑。 近些年来，蜂窝梁与蜂窝柱在实际工程中已有较为广泛的应用，国内外进行了大量的理论分析和试验研究，得出很多相关结论，但是没有颁布相关的设计规范或标准，而有关蜂窝式梁-柱钢框架结构及其节点的研究与应用还很少见。因此本文从实际应用出发，以节点域不带孔的蜂窝式钢框架梁柱节点形式为研究对象，采用了试验研究和有限元分析相结合的方法，对蜂窝式梁柱节点进行了静力性能研究，提出了蜂窝式梁柱节点梁上开孔距离d的计算公式。 主要内容有：首先是对四个典型试件进行静力试验研究，得出他们在静力荷载作用下受力性能、变形情况和破坏机理。然后运用有限元分析软件对这四个典型试件进行非线性有限元分析，对比有限元分析结果与试验结果，验证有限元分析软件对该类型节点性能研究的适用性和准确性。最后再进行有限元参数分析，对参数梁上第一个开孔中心到柱内翼缘的距离(d)和柱上第一个开孔中心到梁上翼缘的距离(e)等参数对节点性能的影响进行了分析和讨论。 主要结论有：(1)对FWJD-1、FWJD-2、FWJD-3及SFJD进行了静力试验研究，并对其结果进行分析得出：采用蜂窝式构件构成的梁柱节点的承载力比原型钢节点测承载力高。(2)采用此类节点可以改变节点附近梁的应力分布，改善节点区域的应力状态，使节点的破坏模式由脆性破坏转变为梁上的局部破坏，从而可以保护焊缝较多的节点区域。(3)梁上第一个开孔中心距柱内翼缘的距离d不仅影响柱表面附近的应力分布，而且该距离越小，连接节点的承载能力越低。为使梁削弱截面的应力在腹板高度范围内均匀的传到柱表面并且不过多降低连接节点的承载能力，梁上第一个开孔中心距柱内翼缘的距离d不宜小于1.0倍的梁高(H)。(4)通过改变参数d和e可以达到塑性铰外移的目的，通过对蜂窝节点的参数进行扩展分析给出的建议是：d取(1.0-2.2)H，e取(1.5-2)H，其中的H为构件扩高后的截面高度。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 蜂窝式钢框架梁柱节点试验设计

第三章 蜂窝式钢框架梁柱节点静力性能试验研究

第四章 蜂窝式钢框架梁柱节点有限元分析

第五章 结论与展望

参考文献

作者简介、攻读硕士期间发表的论文

致谢