H型钢弦杆—方支管T型节点滞回性能研究

作     者：阮耕牧 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高飞

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：H型钢弦杆-方支管T型节点 加劲板 滞回性能 破坏模式 骨架曲线 能量耗散 参数分析 

摘      要：H型钢具有翼缘宽、抗弯能力强、构造方便等诸多优点,在用作弦杆时,中部腹板能够在受到轴向力的作用时提供足够轴向刚度,从而抑制变形过大。因此在许多大型建筑中会采用H型钢和其他形式钢管结合在一起组合成杂交型节点。另一方面,世界各地地震频发,H型钢节点在地震作用下的抗震性能如何以及在加强后的性能是否能够得到增强都仍是疑问。因此,有必要对这些问题进行深入的研究。本文拟对未加强的和有横向加劲板加强的H型钢弦杆-方支管节点的滞回性能进行了试验和有限元研究。首先,本文共设计了6个H型钢弦杆尺寸相同但方支管尺寸不相同的足尺试件。其中3个试件在没有加劲板进行加强的情况下进行滞回试验;另外3个试件则是用来测试有横向加劲板在弦杆中部加强下的滞回性能。试验结果表明:没有经过加强的前三组试件对比有加劲板加强的试件,滞回曲线包络面积较小,耗能能力较低,但极限承载力大小差别不大。然后,本文采用有限元分析软件ABAQUS,综合考虑钢材的本构关系、焊缝的定义和加劲板的设置,构建了可以模拟H型钢弦杆-方支管T型节点的有限元模型,并利用滞回试验的试验结果验证了有限元模型的正确性。通过对比数值模拟与试验结果的滞回曲线、能量耗散比与节点破坏模式,发现有限元模型结果与试验结果吻合较好,说明本文给出的有限元模型能较好模拟H型钢弦杆-方支管T型节点在往复荷载作用下的滞回性能。最后,基于已验证的有限元模型,对该类节点的滞回性能进行了参数分析,研究了如支管截面宽度与弦杆翼缘宽度比、支管壁厚与弦杆翼缘厚度比、加劲板对数等参数对节点滞回性能的影响及规律。