钢框架梁柱外伸式端板螺栓连接抗震性能研究

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1、摘要钢框架梁柱外伸式端板螺栓连接抗震性能分析长期以来学术界普遍认为，梁柱焊接的刚性连接要比梁柱螺栓连接抗震性能好，因此焊接节点在工程中得到了广泛地应用，但是1994年的美国Northrige地震和1995年的日本阪神地震改变了人们的这种传统观点，同时也引起了工程技术人员对螺栓连接的重视。端板连接是螺栓连接的主要形式之一，它是具有一定柔性的连接方式，当框架结构梁柱节点采用这种连接方式时，可以增加结构的阻尼，延长结构自振周期，耗散较多的地艇能量，从而降低篠害，因此它是理想的抗震选择之一。但是，由于这种节点长期没有得到足够重视，研究资料相对较少，人们对其受力性能和破坏机理的认识

2、还远远不足，特别是对其在循环荷载作用下受力性能的认识极为有限。因此研究端板连接在循环荷载作用下的受力性能和破坏机理，并在此基础上提出抗震设计建议，具有重要的理论和实际意义。端板连接几何形态复杂，很难用简单的理论精确描述其受力性能，而且单次试验由于受各方面条件限制无法提供足够的试验数据，而采用有限元方法分析此类节点可以得到充足的数据，能够较精确的描述其受力性能。本文釆用考虑材料、几何和状态非线性的三维有限元法对梁柱外伸式四螺栓端板连接进行了循坏加载分析，真实模拟了端板与柱翼缘表面、螺栓头（帽）与各板件间、螺栓孔和螺栓杆间的接触问题。为了验证本文有限元方法的可行性和有效性，本

3、文首先模拟了郭兵等人的试验过程，分析结果与试验数据吻合的较好。之后，本文自行设计了19个有限元试件，主要研究了端板尺寸，柱的轴压比，柱翼缘、腹板的尺寸，螺栓的直径、间距和预应力大小，端板加劲肋以及柱腹板加劲肋等参数对连接滞回性能的影响，得出了一系列重要的结论。最后，根据有限元研究结果，提岀了设计和施工建议。本文所建立的有限元模型也可用于其他类型端板节点的分析。关键词：梁柱端板连接，循坏荷载，滞回性能，有限元ABSTRACTAnalysisonSteelBeam-tocolumnExtendedEndplateMomentConnectionsUnderseismicloa

4、dingForalongtimeacademiccirclesuniversallythoughtthatsteelmoment-resistingframeswithweldedbeam-to-columnconnectionshavemoreexcellentperformancethanthosewithboltedbeam-to-columnconnections,thereforetheweldedconnectionshavegotwidelyapplyintheengineeringfield,butthistraditionalopinionhaschan

5、gedafterthe1994Northrige(American)earthquakeandthe1995Hyogoken-Nanbu(Japan)earthquake.Thesetwiceearthquakeshavealsocausedengineersandtechnicianstoresurveythebehaviorofboltedconnections.Theendplateconnectionsareimportantfbnnsofboltedconnectionswhichhavedefiniteflexibility,andcanincreasedam

6、p,prolongperiodanddissipatemoreearthquakeenergy.Soitcanreducetheearthquakedamageandisoneofthebestconnectionsforresistingearthquakes.Howeverbecausestudiesonendplateconnectionsweresolimited,cognitionsonthebehaviorunderloadsanddamagemechanismofthistypeofjointswereratherinadequate.Soresearcha

7、ndanalysesthedamagemechanismofendplateconnectionsunderseismicloadsissignificantfortheoryandpractice.Becauseofthegeometrycomplexityofboltedbeam-to-columnendplateconnections,itisdifficultytousesimplifiedtheorytodescribeitsbehaviorunderloadsaccurately.Furthermore,there