加强T型相贯节点的滞回性能研究及参数优化设计

摘要

随着近的来我国的钢铁行业和建筑行业的不断发展，钢结构在整个建筑行业中凭借着自身的优势占据的比例也越来越大，钢管结构也取得了较大进。钢管结构因具有自重轻、跨度大、施工方便、造型优美等特点，在众多实际工程中得到广泛应用。拘管结构在节点连接处通常采用焊接的相贯节点，圆钢管的径向刚度远小于轴向刚度，因此焊接的圆钢管相贯节点在支管端部承受平面内弯矩作用下的循环荷载时，破坏位置一般为主支管交汇处的主管表面。在目前对相贯节点的分析过程中一般采用理论分析与试验模拟相结合的方式，诸多学者对普通钢管相贯节点的研究较多，但是对大直径薄壁钢管相贯节点的研究相对较少，对于大直径薄壁钢管加强型节点的动力性能研究，国同外的研究成果题解少。加强型节点是为了提高主管的局部刚度，改善节点的滞回性能，采用垫板对主管表面进行局部加固，制作过程中，在主管的表面焊接垫板不会影响构件的外表美观，同时还能做到施工方便，应用性较强。结合试验测试与有限元数值模拟的方式主要进行了以下研究工作：
　　（1）对普通相贯T型节点和垫板加强T型相贯节点进行施加低周循环往复荷载作用下的试验研究，得到了研究试件的滞回性能，对比了普通相贯节点和垫板加强型节点的滞回曲线和骨架曲线，并了试件的变形能力，研究对比了普通相贯节点和垫板加强型节点的破坏模式。
　　（2）利用有限元数值分析软件，对普通相贯节点及垫板加强型节点进行了数值模拟，结合试验材料的本构关系，采用与试验相对应的边界条件及荷载施加方式，通过有限元分析结果与试验结果的对比，来验证有限元软件分析结果的正确性。
　　（3）利用与试验结果相符合的有限元模型对不同参数下的加强T型节点进行有限元模拟，分析T型节点的滞回性能随着主管径厚比γ、支管与主管直径比β、垫板厚度与主管厚度比H/T，垫板长度与支管直径比C/d等不同参数变化的滞回曲线的变化规律，同时针对不同情况下的垫板参数的取值范围做了归纳总结。
　　（4）对不同加强方式下的相贯节点极限承载力进行分析，在支管与主管直径比的取值变化。
　　（5）针对某一节点对垫板厚度进行分析，在其他参数不变的情况下，只改变垫板的厚度。分析了在不同垫板厚度情况下，主管表面破坏位置及整个节点失效的破坏模式，并对垫板厚度应设置的参数给出相应建议。