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圓鋼管柱H型鋼梁外加強環(huán)式節(jié)點已被廣泛應用到鋼框架中，圓鋼管柱H型鋼梁的外加強環(huán)式節(jié)點性能影響鋼框架的抗震性能，是目前國內外學者研究的重點。在實際鋼框架工程中柱與梁的連接是介于剛性連接與鉸接的半剛性連接，半剛性連接能承受一定的彎矩，又能發(fā)生一定的轉動。由于現有規(guī)范沒有給出圓鋼管柱H型鋼梁外加強環(huán)式節(jié)點抗彎性能與節(jié)點域的抗剪性能，在實際應用中帶來許多不便。本文通過數值有限元分析方法研究節(jié)點的彎矩轉角關系與節(jié)點域的剪力剪切角關系，為該類節(jié)點在工程實際中的應用奠定理論基礎。
在ABAQUS有限元軟件中建立模型，模型中所有單元均采用完全積分的四邊形殼單元Ｓ４Ｒ，材料均采用Q235，彈性模量206GPa，屈服應力為235MPa，泊松比取0.3。所建立的經典模型是在已有實驗和有限元模擬的基礎上建立圓鋼管柱H型鋼梁外加強環(huán)式半剛性節(jié)點，得到其在靜力荷載作用下的力學性能、破壞模態(tài)、節(jié)點域抗剪承載力、節(jié)點抗彎承載力，并加以分析。通過研究分析各個參數對圓鋼管柱H型鋼梁外環(huán)板連接的半剛性節(jié)點性能的影響，得到半剛性節(jié)點的抗彎承載力以及抗剪承載力表達式。為研究單參數對圓鋼管柱H型鋼梁外環(huán)板連接半剛性節(jié)點的影響，首先建立一個經典模型，根據經典模型調整參數。本文選取１０個參數，其中圓鋼管柱的直徑D=400mm，圓鋼管柱的長度H=1350ｍｍ，梁的長度Ｌ＝１６００ｍｍ，保持不變；７個可變參數（圓鋼管柱壁厚ｔｃ，梁翼緣寬度ｂｆ，梁翼緣厚度ｔｆ，梁腹板厚度ｔｗ，梁腹板高度Hｆ，外環(huán)板寬度Hｓ，軸壓比ｎ）變化范圍如表所示。
根據經典模型選取梁翼緣寬度的范圍為１４０～２８０ｍｍ，通過對比圖２（ａ）各個參數下彎矩轉角關系，得到隨著梁翼緣寬度的增大，節(jié)點的抗彎承載力顯著增強，節(jié)點的梁翼緣寬度每增加２０ｍｍ，其剛度增加５％左右，屈服承載力增加５％左右，極限承載力增加１．５％左右，梁翼緣寬度對節(jié)點的抗彎承載力有一定影響。通過對比圖各個參數下的剪力剪切角關系，得到隨著梁翼緣寬度的增大，曲線趨勢逐漸上升，節(jié)點的抗剪承載力顯著增強，Ｂｆ＝２８０ｍｍ模型的初期剛度變化率以及極限承載力變化率最大，Ｂｆ＝２２０ｍｍ模型、Ｂｆ＝２４０ｍｍ模型、Ｂｆ＝２６０ｍｍ模型初期剛度有所下降但極限承載力變化率有所上升，梁翼緣寬度對節(jié)點的抗彎承載力有一定影響。
為研究梁腹板高度Hｆ對節(jié)點承載力的影響，建立了７個有限元模型，選取梁腹板高度Hｆ范圍為１８０～３００ｍｍ，從圖可以看出，隨著梁腹板高度Hｆ增大，抗彎承載力顯著增強，梁腹板高度每增加２０ｍｍ，剛度增加２％左右，屈服承載力增加３％左右，極限承載力增加２％左右，梁腹板高度對節(jié)點的抗彎承載力與極限承載力有顯著影響。通過對比圖各個參數下的剪力剪切角關系，得到隨著梁腹板高度Hｆ的增大，只有Hｆ＝２２０ｍｍ模型極限承載力增大了３％，Hｆ＝２４０ｍｍ模型極限承載力降低了６％，Hｆ＝２８０ｍｍ模型與Hｆ＝３００ｍｍ模型極限承載力均降低了３％；總體來看初期剛度變化不大，Hｆ＝２４０ｍｍ模型初期剛度降低了６％，Hｆ＝２８０ｍｍ模型初期剛度增大了２％，梁腹板高度對節(jié)點的抗剪承載力有一定影響，但影響不大。
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