钢结构梁柱T型连接节点试验研究及承载力分析

摘要

钢结构梁柱T型连接节点以其良好的承载能力、抗震性能以及造价经济、施工快捷、安装方便等优点，在钢结构工程领域中得到了广泛应用，是近年来专家学者们倍受青睐的梁柱连接节点形式之一。
　　本文针对高强度螺栓T型连接节点，考虑T型件翼缘板厚度、螺栓直径及螺栓平面布置构造等参数变化时对节点力学性能的影响，对其进行试验研究和ANSYS数值分析工作，主要内容包括:
　　1、本文共设计制作10个足尺寸模型，对其进行单向静力荷载作用下的试验研究，观测各试件的破坏形态、极限荷载、螺栓拉力等，从而得到荷载—位移关系曲线，同时也获得了T型件翼缘板及螺栓杆上应变分布的试验数据。
　　试验结果表明:钢结构梁柱T型连接节点具有良好的承载能力和变形能力，表现出明显的半刚性性能;改变T型件翼缘板厚度和螺栓直径对节点的力学性能有显著影响，随翼缘板厚度增加，可以显著提高节点的承载能力，降低螺栓拉力，使其破坏形态由翼缘板破坏转向螺栓破坏;随螺栓直径增大，承载能力和螺栓拉力均有显著提高，破坏形态由螺栓破坏逐渐转向翼缘板和腹板破坏;而改变螺栓平面布置构造参数对其承载力和破坏形态略有影响，但不明显。
　　2、运用ANSYS结构分析软件分析了试件在单向静力荷载作用下的破坏形态、极限承载力、螺栓拉力、撬力及关键部位应力发展等力学性能。分析结果表明:试验研究与有限元分析结果取得了较好的一致性;T型件翼缘板厚度和螺栓直径对节点的力学性能影响较大，随翼缘板厚度增加，节点刚度显著提高，抵抗变形的能力增强，撬力作用减弱，可有效改善节点的力学性能;而增大螺栓直径，虽然可以提高节点的承载力，但撬力作用随之增大，对螺栓受力不利;随螺栓中心至腹板距离的增大，其承载力显著降低，撬力作用增强，而改变螺栓其它布置构造参数对其力学性能影响较小。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 钢结构连接的分类

1．3 T型连接节点的国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文主要研究内容

第2章 单向静力荷载作用下T型连接节点的试验研究

2．1 试件设计

2．2 材性试验

2．3 T型连接节点静力加载试验

2．3．1 试验加载装置

2．3．2 观测点布置及量测内容

2．4 试验过程及现象描述

2．4．1 BASE试件

2．4．2 第1组试件(T1-1、T1-2)

2．4．3 第2组试件(D2-1)

2．4．4 第3组试件(E3-1、E3-2)

2．4．5 第4组试件(E4-1)

2．4．6 第5组试件(G5-1)

2．4．7 第6组试件(S6-1、S6-2)

2．5 各参数变化对破坏现象的影响

2．6 本章小结

第3章 试验数据分析

3．1 荷载-位移曲线

3．2 螺栓拉力随外荷载变化曲线

3．3 高强度螺栓抗拉承载力计算

3．3．1 钢结构高强度螺栓连接技术规程(JGJ82-2011)的规定

3．3．2 钢结构设计规范

3．3．3 试验结果与JGJ82-2011规程、GB50017-2003计算值对比

3．4 不同试件应变对比分析

3．4．1 翼缘板上应变分析

3．4．2 螺栓杆上应变对比分析

3．5 本章小结

第4章 T型连接节点的有限元分析

4．1 有限元软件的选取

4．2 有限元模型的建立

4．2．1 几何模型设计

4．2．2 材料特性

4．2．3 单元类型及网格划分

4．2．4 边界条件及加载

4．2．5 非线性求解的设置

4．2．6 破坏准则

4．3 有限元分析结果

4．3．1 破坏模式的分析

4．3．2 承载力分析

4．3．3 螺栓受力分析

4．3．4 撬力分布及计算结果对比分析

4．3．5 应力分析

4．3．6 不同路径处等效应力发展过程

4．3．7 各参数变化对应力发展的影响

4．4 本章小结

第5章 有限元分析与试验验证

5．1 破坏形态对比

5．2 承载力对比

5．3 螺栓拉力对比

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文、参加的科研、工程实践情况

致谢