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钢结构梁柱节点弯矩-转角曲线极限承载力确定方法

左凌霄 易伟同 祝磊 吕冬霖 孙海林

左凌霄, 易伟同, 祝磊, 吕冬霖, 孙海林. 钢结构梁柱节点弯矩-转角曲线极限承载力确定方法[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(5): 18-27. doi: 10.13206/j.gjgS22031101
引用本文: 左凌霄, 易伟同, 祝磊, 吕冬霖, 孙海林. 钢结构梁柱节点弯矩-转角曲线极限承载力确定方法[J]. 钢结构(中英文), 2022, 37(5): 18-27. doi: 10.13206/j.gjgS22031101
Lingxiao Zuo, Weitong Yi, Lei Zhu, Donglin Lyu, Hailin Sun. Methods for Determining Ultimate Bearing Capacity of Steel Beam-Column Joints Based on Moment-Rotation Curves[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(5): 18-27. doi: 10.13206/j.gjgS22031101
Citation: Lingxiao Zuo, Weitong Yi, Lei Zhu, Donglin Lyu, Hailin Sun. Methods for Determining Ultimate Bearing Capacity of Steel Beam-Column Joints Based on Moment-Rotation Curves[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2022, 37(5): 18-27. doi: 10.13206/j.gjgS22031101

钢结构梁柱节点弯矩-转角曲线极限承载力确定方法

doi: 10.13206/j.gjgS22031101
基金项目: 

国家自然科学基金项目(51778035)。

详细信息
    作者简介:

    左凌霄,男,1997年出生,硕士研究生。

    通讯作者:

    易伟同,ywt09312@163.com。

Methods for Determining Ultimate Bearing Capacity of Steel Beam-Column Joints Based on Moment-Rotation Curves

  • 摘要: 对于钢结构的梁柱节点,弯矩-转角曲线是判断其承载力的重要依据,也是工程设计重要的参考指标。一般情况下,节点的弯矩-转角曲线具有上升段和下降段,因而极限承载力可直观得出,即为弯矩-转角曲线的峰值点。而对少数曲线,则只具有上升段,即随着转角的增大,弯矩一直增加,因而不具有峰值点。对于这类曲线,承载力的确定方法需要进一步深入研究,因而将讨论节点弯矩-转角曲线的位移限值取值方法,用于决定节点的承载力。
    首先总结了现有规范及相关研究中,钢管结构梁柱节点极限位移的取值方法。主要包括两类,一是通过主管位移取值,另一是通过支管位移取值。通过主管位移取值的方法主要有:CIDECT法,即以主管变形量为其直径的3%时作为极限状态;Lu方法,对 CIDECT法进行改进,即引入了主管变形量为其直径 1%时对应的荷载,将该荷载与 3%所对应的荷载进行比较,当 3%对应荷载大于 1%对应荷载的 1. 5倍时,取 1%对应荷载的 1. 5倍作为极限荷载,反之则取 3%对应荷载作为极限荷载;二倍刚度法(TEC),即过原点作斜率为初始刚度一半的直线,其与曲线的交点即为极限点。通过支管位移取值的方法主要有 Yura法,该方法将支管看作施加均布荷载的简支梁,以梁跨中处应变达到材料屈服应变的 4倍时作为极限状态。其次,针对 Yura方法未在规范中采用的情况,通过圆钢管节点试验和有限元模拟进行该方法的验证。最后以方钢管柱-工字梁节点为例探究了以上 4种不同取值方法的应用效果,设计了 4组试验并进行了相应的有限元模拟。在比较试验和模拟结果以确定模拟的可靠性后,基于有限元模拟结果对以上不同方法的极限转角取值进行分析。
    结果表明:Yura方法在钢管柱-工字梁节点中应用具有可行性;对于钢管柱 -工字梁节点,Lu方法得出的结果相对保守,且操作复杂;二倍刚度法需要节点具有完整的弯矩 -转角曲线,且同样操作复杂,并容易出现误差,因而适用性有限;CIDECT和 Yura方法相对而言操作简便,只要确定主管或支管的直径即可估算出极限位移,且这两种方法得出的极限转角差异较小。因而,建议用这两种方法计算其各自对应的极限转角,取其中较小的转角来确定极限承载力。
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  • 收稿日期:  2022-03-11

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