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内蒙古科技大学硕士学位论文
摘要

钢结构节点是联系水平受力构件和竖向受力构件的关键部位,安全可靠的节点
连接对结构形成有效的空间抗侧体系起到至关重要的作用。箱型截面柱在两个主轴
方向刚度相同,并且抗扭刚度大,与 H 型截面柱相比更适合应用于双向抗侧的钢结
构框架中。箱型柱与工字钢梁形成的框架结构体系成为新的发展方向。
本文对箱型柱与工字钢梁节点进行了试验研究和有限元分析。为了考察隔板厚
度和隔板悬挑长度对节点受力性能的影响,并得到隔板厚度和隔板悬挑长度合理的
取值范围,本文共设计了 4 个节点试件。JD1 和 JD2 隔板厚度为 8mm,隔板悬挑长
度分别为 25mm 和 50mm。JD3 和 JD4 隔板厚度为 10mm,隔板悬挑长度分别为
25mm 和 50mm。在节点低周循环加载试验的基础上,通过试验数据的整理和分析,
对节点的滞回性能、承载力、耗能能力、强度和刚度退化规律等进行研究。利用大
型通用有限元软件 ANSYS 共建立 8 个模型,其中 4 个与试验试件相同,另外 4 个
以 JD4 试件尺寸考虑轴压比的不同。模型考虑几何非线性、材料非线性进行仿真分
析,阐明了节点在低周循环荷载作用下的受力性能和隔板的应力分布规律。对比分
析表明有限元数值计算结果与试验结果能较好地吻合。
试验和有限元分析结果表明,通过高强螺栓连接的钢结构箱型柱与工字钢梁节点
具有较好的受力性能,传力路径明确。承载力退化和刚度退化稳定,各试件的位移延
性系数均大于 3,等效粘滞阻尼系数介于 ~。隔板是主要传力部位,对节点
的受力性能有显著影响。隔板厚度由 8mm 增大至 10mm,节点的承载力提高了约
30%。但是隔板悬挑长度从 25mm 增大至 50mm,节点的承载力只提高了约 6%,而
且隔板悬挑的外围部分始终处于较低的应力水平,由此可知过大的悬挑长度在受力
上没有必要,而且还会占用一定的建筑空间。而轴压比对节点受力性能影响较小。
要保证足够的隔板厚度,建议大于梁翼缘厚度来保证节点传力的可靠性;隔板悬挑
长度的增大对节点受力性能影响相对较小,但应避开焊缝热影响区,建议至少取
25mm,但是不宜太大。隔板上距离柱表面最近的两个螺栓孔削弱截面处钢材应力水
平较高,强度要予以保证。

关键词:隔板贯通式;节点;抗震性能;试验研究;有限元分析
I
内蒙古科技大学硕士学位论文
Abstract

Joint in the steel structure is the key part of munication of horizontal and
ponent. Safely and reliably designed joint is of great importance to the
structure to form an effective lateral system. Box cross-section column monly used
for its bi-axial equal stability in plane and high tensional stiffness. It is more suitable for
bidirectional lateral resistance steel structure pared with the H section
column. Steel posited by box columns and I beams is ing a new trend.
Test and finite element