鋼框架柱高強(qiáng)螺栓拼接節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能與設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、鋼框架柱作為鋼框架結(jié)構(gòu)中最重要的構(gòu)件，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體承載能力、受力性能、抵抗變形的能力有著至關(guān)重要的作用。由于工廠制作條件、運(yùn)輸條件的限制，鋼框架中的一根完整柱需要由多段在現(xiàn)場(chǎng)拼接而成，鋼框架柱拼接節(jié)點(diǎn)屬于結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。我國(guó)正在修訂的《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（送審稿）中，鋼框架梁的拼接設(shè)計(jì)公式引用了《日本建築學(xué)會(huì)·鋼構(gòu)造接合部設(shè)計(jì)指針》2006中的規(guī)定，鋼框架柱的高強(qiáng)度螺栓拼接仍沿用JGJ99-98的設(shè)計(jì)公式。而在日本規(guī)范中，鋼框

2、架柱拼接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)公式與梁的拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)公式是相通的。
　　本文對(duì)日本鋼框架柱拼接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)公式進(jìn)行了溯源，對(duì)比分析了我國(guó)與日本設(shè)計(jì)公式的異同，在日本設(shè)計(jì)公式的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法，提出了改進(jìn)后的鋼框架柱高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)公式。
　　對(duì)日本《鋼構(gòu)造接合部設(shè)計(jì)指針》中鋼框架柱高強(qiáng)度螺栓拼接節(jié)點(diǎn)算例，分別采用日本設(shè)計(jì)公式、JGJ99-98設(shè)計(jì)公式、本文改進(jìn)公式進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，對(duì)比設(shè)計(jì)結(jié)果和節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能，然后把

3、三個(gè)拼接節(jié)點(diǎn)與無拼接節(jié)點(diǎn)的完整鋼柱作對(duì)比。再通過對(duì)不同截面尺寸、鋼材材質(zhì)的鋼框架柱高強(qiáng)度螺栓拼接節(jié)點(diǎn)，分別采用JGJ99-98設(shè)計(jì)公式、本文改進(jìn)公式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并作ANSYS分析，結(jié)果顯示:日本公式設(shè)計(jì)結(jié)果受節(jié)點(diǎn)內(nèi)力影響較大，不同節(jié)點(diǎn)位置、節(jié)點(diǎn)荷載都會(huì)影響節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)結(jié)果;JGJ99-98公式采用與鋼柱凈截面等強(qiáng)，由于減去了螺栓孔的面積，節(jié)點(diǎn)對(duì)構(gòu)件有一定的削弱。ANSYS分析中JGJ99-98設(shè)計(jì)的試件在鋼材未達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)拼接節(jié)點(diǎn)就發(fā)生了

4、滑移破壞，其節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度略小于構(gòu)件的強(qiáng)度;而本文改進(jìn)公式設(shè)計(jì)的試件破壞位置位于拼接節(jié)點(diǎn)外的鋼柱底部，節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度大于構(gòu)件強(qiáng)度，其荷載-位移曲線與無拼接節(jié)點(diǎn)完整鋼柱的荷載-位移曲線非常吻合，節(jié)點(diǎn)未削弱構(gòu)件。本文改進(jìn)公式只與鋼柱的截面尺寸有關(guān)，不同內(nèi)力、不同位置的節(jié)點(diǎn)可采用同一設(shè)計(jì)結(jié)果，便于統(tǒng)一設(shè)計(jì)，大大減少了設(shè)計(jì)工作量，相較于日本公式，設(shè)計(jì)過程大大簡(jiǎn)化，與JGJ99-98設(shè)計(jì)公式相比，采用鋼柱全截面抗彎承載力代替凈截面抗彎承載力，把彎矩對(duì)翼緣和腹