腹板开洞型抗剪连接件力学性能有限元分析

为了提高全装配式混凝土梁柱-钢支撑的受剪性能,提出一种腹板开洞型抗剪连接件。以腹板截面分配方式为参数,设计2个试件进行往复加载试验,研究其力学性能。采用ABAQUS软件进行有限元分析校正,并设计16个分别考虑混凝土强度、腹板宽度高度和2组腹板组合形式影响的有限元模型进行模拟分析,进而探究各参数对抗剪连接件受剪性能的影响。结果表明:两试件破坏形态基本一致,首先混凝土梁侧面产生斜向裂缝,并向梁正面发展,随后抗剪腹板处出现裂缝,最终在多次循环往复加载下,混凝土被压溃。两滞回曲线走势基本相同,主要包括弹性、弹塑性和破坏3个阶段。提高混凝土强度能有效提高连接件剪切承载能力;腹板截面面积一定时,截面尺寸为15 mm×32 mm的连接件极限承载能力最大;同时改变2组腹板尺寸,截面组合尺寸为18 mm×40 mm和6 mm×40 mm的组合形式抗剪性最好。

腹板开洞型抗剪连接件的抗震性能试验研究

提出一种应用于装配式混凝土梁柱钢支撑组合节点中的腹板开洞型抗剪连接件,以腹板布置方式、腹板面积和加载方式为参数设计4个试件,并进行往复加载试验,研究其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和剪力-应变曲线等。结果表明:4个试件的破坏形态基本一致,首先各抗剪腹板与混凝土梁侧面出现横向裂缝,并向正面和各抗剪腹板之间扩展,随后混凝土出现部分压溃现象;各滞回曲线趋势基本相同,包括弹性、弹塑性和破坏3个阶段。另外,预定荷载下,腹板竖向均匀布置和不等面积布置的位移值分别为0.98、0.72 mm,满足装配式混凝土梁柱-钢支撑节点中位移不小于1 mm的要求。腹板开洞型抗剪连接设计时,宜采用腹板截面两端大、中间小的形式。

钢框架梁柱栓焊混合连接计算方法的探讨

翼缘焊接腹板栓接的梁柱栓焊混合刚性节点是钢框架梁柱现场连接的主要形式之一,该节点需满足“强节点”的设计原则。传统的栓焊混合节点计算仅考虑翼缘抗弯和腹板抗剪,《高层民用建筑钢结构设计规范》(JGJ 99—2015)借鉴日本规范,给出了钢梁腹板承担梁端弯矩的计算方法。基于常用的热轧型钢截面,对比了考虑翼缘与腹板均参与抗弯的栓焊节点新算法与仅考虑翼缘抗弯的传统算法之间的差别。结果表明:腹板对梁柱节点的极限抗弯承载力提高有限,腹板抗弯承载力占梁柱连接的极限抗弯承载力的比值为8%~14%;对常用HN型钢,即便考虑腹板抗弯,仍然无法满足《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99—2015)公式(8.2.1-1)Mj u≥αMp,还需要采用加强型连接或狗骨式节点。由于腹板螺栓的抗弯中心距明显小于翼缘的抗弯中心距,用腹板螺栓抗弯不太经济。腹板配置受弯螺栓数量远超抗剪所需螺栓,并造成连接板尺寸过大,相比单纯加强翼缘反而更浪费材料。梁柱节点需进行小震弹性和极限承载力的两阶段设计,实际工程案例表明,跨高比较大的钢梁腹板螺栓一般由弹性设计控制,跨高比较小时由极限承载力控制。