【摘要】：在現(xiàn)代結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展中,鋼結(jié)構(gòu)占有舉足輕重的地位,在高層鋼框架結(jié)構(gòu)中,節(jié)點連接是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中重要的組成部分,構(gòu)件之間的連接通常認為是完全剛接或鉸接,這種假設(shè)可以簡化工作,但是實際上任何一種連接方式都是處于剛接和鉸接之間的半剛性連接。而柱腳作為上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接部位,它的半剛性具有重要的研究價值。本文所提出的柱腳模型,是利用橢圓形的滑移孔和高強螺栓將柱腳連接,通過底板之間、底板與基礎(chǔ)之間的摩擦滑移來進行耗能的半剛性節(jié)點。柱子在受到豎向軸力和螺栓預緊力的作用下,當柱腳所承受的剪力大于柱腳產(chǎn)生滑動所需要的靜摩擦力時,柱腳就會產(chǎn)生滑移。通過對模型進行簡化計算,對節(jié)點的剪力—滑移曲線和彎矩—轉(zhuǎn)角曲線進行了理論研究。對模型運用ANSYS有限元軟件進行單向水平位移加載,得到了該柱腳節(jié)點的彎矩—轉(zhuǎn)角和剪力—滑移的本構(gòu)關(guān)系曲線,并與理論分析進行了比較和分析;同時分析了不同軸壓比和不同摩擦系數(shù)對兩種曲線的影響;軸壓比越大,摩擦抗力就越大,模型就越不容易滑動。摩擦系數(shù)越大,模型的剪切剛度和剪切承載力越大,柱腳節(jié)點越接近于剛性連接。再建立與之對應(yīng)單底板柱腳模型,比較了兩者的剪力—滑移曲線和彎矩—轉(zhuǎn)角曲線關(guān)系。在水平往復循環(huán)荷載的作用下,可以得到單、雙層底板半剛性柱腳模型相對應(yīng)的剪力—滑移滯回曲線,并對兩種柱腳的耗能性能進行了對比分析。當施加相同的位移荷載,單層底板柱腳模型產(chǎn)生的滑移位移要小于雙層底板柱腳模型,并且單層底板柱腳模型產(chǎn)生相同的滑移量需要更大的剪力。并分析了剪切滯回性能與摩擦系數(shù)之間的關(guān)系,通過對比發(fā)現(xiàn),在一定程度上,摩擦系數(shù)太大不利于柱腳滑移,半剛性特性不明顯。建立了三個平面框架模型,均為兩層兩跨,一個模型的柱腳均為剛接,另外兩個模型的柱腳均為半剛性連接,其中一個框架為雙層底板半剛性連接,另一個框架為單層底板半剛性連接。分別繪制出在往復循環(huán)位移荷載的作用下三種框架的剪力—滑移滯回曲線�？梢园l(fā)現(xiàn),雙層底板柱腳節(jié)點半剛性框架的滯回曲線飽滿程度較高,表明了雙層底板柱腳節(jié)點半剛性框架的滯回耗能性能要明顯優(yōu)于單層底板柱腳節(jié)點半剛性框架和剛性框架,對結(jié)構(gòu)的抗震更有利。
【圖文】：

位移量 Δ=(D-d)/2+γ+γ1，卸載時 γ1無法復原，如果反方向加載Δ=-(D-d)/2-γ-γ1。理論計算將通過數(shù)值計算來得到剪力—滑移的理論曲線。向軸力 N 和螺栓預緊力 P1作用下，柱腳的最大靜摩擦力f 10.9 n μ P + μN= 267.36 kN，式中，fn ：傳力摩擦面數(shù)目。板在滑動過程中，，使螺栓桿與孔壁接觸以后，單個螺栓的抗2-1)進行計算，經(jīng)計算得到bvN=281.344 kN。2b bv v vπ4dN = n f螺栓孔壁承壓抗剪承載力為bcN ：b bc cN = df t=20 × 640 × 30=3螺栓的抗剪承載力值：b b bmin v cN = min{ N ， N}=281.344 kN。整體截面的抗剪承載力值：b bv minN N8 8 281.344′= × = × = 2250圖 2-4 為經(jīng)理論計算得到的剪力—滑移曲線圖。

通過高強螺栓來對其進行固定，限位孔的尺寸可用來限制滑移的模型中柱腳的底板共設(shè)置了八個螺栓，均可產(chǎn)生滑移，在初始豎力的作用下，柱腳會產(chǎn)生最大的初始靜摩擦力，所受剪力的大小腳底板是否會產(chǎn)生滑動，當剪力克服初始摩擦力后，柱腳的兩塊不同程度的滑移。在建模時，由于要在柱頂施加豎向軸力和水平柱子的頂部設(shè)置了防止應(yīng)力集中的頂板。通過焊接連接肋板、柱建模過程中，為了簡化建模，做了部分簡化，將螺栓桿和螺栓帽，忽略螺帽下墊片的建模，直接將其厚度計入螺帽厚度中。并將為一個整體，其次，由于實際柱腳底部的基礎(chǔ)板和高強螺栓都是凝土基礎(chǔ)中的，為了簡化計算，在建模時，忽略了鋼筋混凝土基及其內(nèi)部錨固的螺栓桿長度，而是直接對基礎(chǔ)板底部和螺栓桿端理。螺栓和整體柱腳的幾何模型如圖 3-1~2 所示。
【學位授予單位】：石家莊鐵道大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU391

【參考文獻】

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本文編號：2694793