聊一聊H型钢梁外加强环式节点的有限元分析

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圆钢管柱H型钢梁外加强环式节点已被广泛应用到钢框架中，圆钢管柱H型钢梁的外加强环式节点性能影响钢框架的抗震性能，是目前国内外学者研究的重点。在际钢框架工程中柱与梁的连接是介于刚性连接与铰接的半刚性连接，半刚性连接能承受一定的弯矩，又能发生一定的转动。由于现有规范没有给出圆钢管柱H型钢梁外加强环式节点抗弯性能与节点域的抗剪性能，在际应用中带来许多不便。本文通过数值有限元分析方法研究节点的弯矩转角关系与节点域的剪力剪切角关系，为该类节点在工程际中的应用奠定理论基础。有限元分析公司的相关问题可以到网站了解下，我们是业内领域专业的平台，您如果有需要可以咨询，相信可以帮到您，值得您的信赖！http://www.nataid.com/

在ABAQUS有限元软件中建立模型，模型中所有单元均采用完全积分的四边形壳单元Ｓ４Ｒ，材料均采用Q235，弹性模量206GP，屈服应力为235MP，泊松比取03。所建立的经典模型是在已有验和有限元模拟的基础上建立圆钢管柱H型钢梁外加强环式半刚性节点，得到其在静力荷载作用下的力学性能、破坏模态、节点域抗剪承载力、节点抗弯承载力，并加以分析。通过研究分析各个参数对圆钢管柱H型钢梁外环板连接的半刚性节点性能的影响，得到半刚性节点的抗弯承载力以及抗剪承载力表达式。为研究单参数对圆钢管柱H型钢梁外环板连接半刚性节点的影响，首先建立一个经典模型，根据经典模型调整参数。本文选取１０个参数，其中圆钢管柱的直径D=400，圆钢管柱的长度H=1350ｍｍ，梁的长度Ｌ＝１６００ｍｍ，保持不变；７个可变参数（圆钢管柱壁厚ｔｃ，梁翼缘宽度ｂｆ，梁翼缘厚度ｔｆ，梁腹板厚度ｔｗ，梁腹板高度Hｆ，外环板宽度Hｓ，轴压比ｎ）变化范围如表所示。

根据经典模型选取梁翼缘宽度的范围为１４０～２８０ｍｍ，通过对比图２（ａ）各个参数下弯矩转角关系，得到随着梁翼缘宽度的增大，节点的抗弯承载力显著增强，节点的梁翼缘宽度每增加２０ｍｍ，其刚度增加５％左右，屈服承载力增加５％左右，极限承载力增加１．５％左右，梁翼缘宽度对节点的抗弯承载力有一定影响。通过对比图各个参数下的剪力剪切角关系，得到随着梁翼缘宽度的增大，曲线趋势逐渐上升，节点的抗剪承载力显著增强，Ｂｆ＝２８０ｍｍ模型的初期刚度变化率以及极限承载力变化率比较大，Ｂｆ＝２２０ｍｍ模型、Ｂｆ＝２４０ｍｍ模型、Ｂｆ＝２６０ｍｍ模型初期刚度有所下降但极限承载力变化率有所上升，梁翼缘宽度对节点的抗弯承载力有一定影响。

为研究梁腹板高度Hｆ对节点承载力的影响，建立了７个有限元模型，选取梁腹板高度Hｆ范围为１８０～３００ｍｍ，从图可以看出，随着梁腹板高度Hｆ增大，抗弯承载力显著增强，梁腹板高度每增加２０ｍｍ，刚度增加２％左右，屈服承载力增加３％左右，极限承载力增加２％左右，梁腹板高度对节点的抗弯承载力与极限承载力有显著影响。通过对比图各个参数下的剪力剪切角关系，得到随着梁腹板高度Hｆ的增大，只有Hｆ＝２２０ｍｍ模型极限承载力增大了３％，Hｆ＝２４０ｍｍ模型极限承载力降低了６％，Hｆ＝２８０ｍｍ模型与Hｆ＝３００ｍｍ模型极限承载力均降低了３％；总体来看初期刚度变化不大，Hｆ＝２４０ｍｍ模型初期刚度降低了６％，Hｆ＝２８０ｍｍ模型初期刚度增大了２％，梁腹板高度对节点的抗剪承载力有一定影响，但影响不大。