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钢框架梁端加强-螺栓全拼接节点的抗震性能有限元分析

2011-09-07张艳霞叶全喜王路遥

土木工程与管理学报 2011年3期
关键词:有限元

张艳霞, 叶全喜, 王路遥

(北京建筑工程学院 土木与交通工程学院,北京 100044)

在1994年北岭地震和1995年阪神地震中,许多钢结构梁柱节点都发生了脆性破坏[1,2]。此后,实现塑性铰外移成为国内外钢框架梁柱节点改进的主要方向。本文提出的梁端加强-螺栓全拼接节点可以有效的避免工地焊缝,实现全螺栓连接,施工非常方便[3]。本文应用ABAQUS有限元软件分别对钢框架梁端加强-单盖板螺栓全拼节点、梁端加强-双盖板螺栓全拼节点的抗震性能进行了分析。该方法的可行性已通过分析结果与试验结果对比得到证实[4,5]。

1 梁端加强-翼缘单盖板螺栓全拼接节点非线性有限元分析

1.1 试件尺寸、模型图及实验加载制度

图1 试件有限元模型

图2 试件网格划分

1.2 塑性铰形成及发展

图3为构件在不同层间位移角作用下的PEMAG云纹图,由此可以看出塑性铰的形成和发展。当层间位移角到达0.03 rad时,梁翼缘盖板末端开始屈服;0.05 rad时,梁翼缘的屈曲部位面积增大,且屈曲部位开始由翼缘慢慢向腹板蔓延;待层间位移角到达0.06 rad时,位于梁翼缘盖板末端处的塑性铰完全形成。在整个加载过程中,梁端焊缝均未屈服。

表1 梁端加强-翼缘单盖板螺栓全拼接节点尺寸

表2 加载制度

图3 塑性铰的形成和发展

1.3 滞回曲线及骨架曲线

如图4所示,由骨架曲线可以明显看出,试件在整个加载过程中节点的承载能力始终处于上升阶段,并未出现下降。

由滞回曲线可以看出,梁端加强-单盖板螺栓全拼接节点滞回曲线饱满,滞回环的面积较大,但滞回环总体上呈现出“平行四边形”。……

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