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钢结构焊接翼缘板加强式梁柱刚性连接的试验研究

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1.绪论

2.试件设计

3.模型试验

4.试验结果及结果分析

5.有限元分析

6.结论和建议

致谢

参考文献

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摘要

正在修订的《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99)拟推荐几种有良好抗震性能的梁柱刚性连接形式，焊接翼缘板加强式连接和盖板式连接就是其中主要要推广的连接形式。本文的试验即是为高钢规的修订提供试验依据。 本文共进行了7个抗弯刚框架梁柱连接模型试验的伪静力试验，其中包括常规栓焊连接、全焊连接试件各1个，焊接翼缘板式加强连接试件(WFP)4个和盖板式加强连接试件(CP)1个。试件为1/2模型，材料为Q345B钢，焊条为E50系列。试件按我国现行规范《钢结构设计规范》(GB50017)、《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)、《建筑抗震设计规范》(GB50011)进行设计，并参考了美国FEMA350的细部设计要求。焊接翼缘板式加强连接(WFP)和盖板(CP)连接设计的主导思想就是将塑性铰转移到加强板以外。焊接翼缘板式加强连接(WFP)是一种钢结构改进型刚性连接，加强板与梁的翼缘采用角焊缝连接，柱翼缘采用对接焊缝连接，梁翼缘不直接与柱翼缘连接。盖板连接的加强板与梁翼缘一起用同一剖口与柱翼缘焊接。在这次试验中它们都采用了矩形加强板。试验结果表明，常规连接的破坏模式为脆性破坏，连接在焊缝附近的热影响区范围内母材被拉断，全焊连接的性能优于栓焊连接。所有的加强连接都表现出了较好的性能，都能确保塑性铰转移的加强板以外，且没有发生脆性破坏。破坏前翼缘和腹板由于经受反复的塑性局部屈曲，使连接的承载力逐步退化。常规连接的塑性转角在0.020～0.024rad；加强连接的塑性转角范围为0.044～0.054rad。在试验过程中焊接翼缘板式加强连接和盖板连接的加强板都没有发生局部屈曲和破坏。试验结果表明，对于焊接翼缘板式加强连接，增加梁翼缘的宽厚比，将使梁翼缘更易于发生局部屈曲，但对极限承载能力和变形能力的影响不明显；增加梁腹板的厚度对承载能力的影响较明显；较弱的节点域，会显著降低连接的承载力，但提高其变形能力。 论文还进行了部分模型试件的有限元分析，分析结果与试验吻合较好，可作为进一步进行参数分析的基础。论文的最后，根据试验结果给出了设计建议，供规范修订参考。

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