顶底角型件高强螺栓连接铝合金梁柱节点有限元分析

2021-07-02陈培旭张铮冯若若

福建工程学院学报 2021年3期

陈培旭，张铮，冯若若

(福建工程学院土木工程学院，福建福州 350118)

铝合金框架在房屋建筑中的应用愈加广泛，节点是框架结构主要受力枢纽，可靠的节点设计对结构的适用性和安全性起着重要作用。对于铝合金框架梁柱节点，规范规定除不锈钢以外，铝合金不宜与其他材料直接接触[1]，不锈钢材料更适合做节点的连接件，且焊接热输入会显著降低铝合金母材强度[2-3]，检查和修复较为复杂[4]，因此工程多采用机械连接，国内学者对铝合金机械连接梁柱节点性能开展了研究[5-6]，但其力学性能研究仍不充分。高强螺栓连接是机械式连接的主要方式，能提高铝合金结构节点的刚度，可改善节点由于半刚性带来的承载力低问题[7]，应用潜力大。

参考钢框架半刚性连接节点形式，结合铝合金结构在工程中的应用和优势，选用节点刚度较大的带双腹板角型件顶底加肋角型件连接铝合金梁柱节点进行研究，铝合金梁、柱和不锈钢角型件通过高强螺栓实现机械连接。通过对比有限元计算结果和试验数据，验证了有限元方法的准确性，探讨了轴压化、节点域厚度和顶底角型件厚度对节点力学性能的影响规律，根据典型算例的弯矩-转角曲线计算结果，拟合回归三参数模型中形状系数的近似解析公式，可为铝合金框架的研究提供依据。