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方钢管柱-H型钢梁节点断裂机理及试验研究

方钢管柱-H型钢梁节点断裂机理及试验研究

作     者:黄友钱 

作者单位:宁波大学 

学位级别:硕士

导师姓名:王万祯

授予年度:2012年

学科分类:08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题:方钢管柱-H型钢梁节点 椭球面断裂模型 长槽孔 扩大型节点 断裂 

摘      要:本文利用王万祯提出的结构钢椭球面断裂模型和椭球面屈服模型,对方钢管柱-H型钢梁节点进行了数值模拟和断裂分析。对比试验结果,得出了等效考虑焊接残余应力和焊接缺陷的椭球面断裂模型修正系数。 以考虑焊接残余应力和焊接缺陷的椭球面断裂准则为判据,以塑性转角达到临时指南FEMA规定的0.03rad为目标,提出了梁翼缘开长槽孔及对接焊缝扩大型方钢管柱-H型钢梁新型节点,对新型节点进行了有限元参数研究,探讨了翼缘长槽孔直径d f、长度d s和削弱截面距柱边距离a对方钢管-H型钢梁节点受力性能的影响。 根据有限元参数研究结果,对6个方钢管柱-H型钢梁节点进行了低周往复循环荷载研究。试验结果表明,按现行规范设计的方钢管柱-H型钢梁常规节点在梁翼缘对接焊缝处脆性断裂,节点塑性转角不能满足临时指南FEMA要求的0.03rad。梁翼缘开长槽孔及对接焊缝扩大型构造显著降低了方钢管柱-H型钢梁节点梁翼缘对接焊缝处的应力集中程度,直至梁削弱截面形成塑性铰时梁翼缘对接焊缝保持完好,节点塑性转角满足了临时指南FEMA规定的0.03rad,承载力较常规方钢管柱-H型钢梁节点下降15%以内。 结合数值模拟和试验结果,综合考虑节点塑性变形能力和承载力,建议了梁翼缘开孔的合理参数取值。

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