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螺栓连接H钢加强钢梁-钢管柱节点力学性能数值分析

刘泉维 孙乐乐 叶守杰 王培军

刘泉维, 孙乐乐, 叶守杰, 王培军. 螺栓连接H钢加强钢梁-钢管柱节点力学性能数值分析[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(2): 46-55. doi: 10.13206/j.gjgS23111501
引用本文: 刘泉维, 孙乐乐, 叶守杰, 王培军. 螺栓连接H钢加强钢梁-钢管柱节点力学性能数值分析[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(2): 46-55. doi: 10.13206/j.gjgS23111501
Quanwei Liu, Lele Sun, Shoujie Ye, Peijun Wang. Numerical Analysis on Mechanical Properties of Bolted Beam-SHS Column Joints Strengthened by H-Steel[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(2): 46-55. doi: 10.13206/j.gjgS23111501
Citation: Quanwei Liu, Lele Sun, Shoujie Ye, Peijun Wang. Numerical Analysis on Mechanical Properties of Bolted Beam-SHS Column Joints Strengthened by H-Steel[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(2): 46-55. doi: 10.13206/j.gjgS23111501

螺栓连接H钢加强钢梁-钢管柱节点力学性能数值分析

doi: 10.13206/j.gjgS23111501
基金项目: 

国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(52127814)

黑龙江省重点研发计划项目(2022ZX01A14)

国家自然科学基金面上项目(52078280)

烟台市校地融合发展任务(22MZ03CD012)。

详细信息
    作者简介:

    刘泉维,博士,研究员,主要从事装配式结构方面研究工作。

    通讯作者:

    孙乐乐,博士,副教授,主要从事装配式钢结构和组合结构抗震研究,lelesun117@hrbeu.edu.cn。

Numerical Analysis on Mechanical Properties of Bolted Beam-SHS Column Joints Strengthened by H-Steel

  • 摘要: T形方颈单边螺栓是一类新型的单侧安装紧固件,可用于闭口截面钢构件连接,其构造简单、安装便利、无需额外的安装辅助工具,能适应现场粗放的施工方式,具有较大的应用潜力。但是目前针对T形方颈单边螺栓连接性能的研究多为模型试验,研究参数单一、缺乏足够的数据支撑。通过ABAQUS有限元分析软件建立了T形方颈单边螺栓连接钢梁-钢管柱三维非线性有限元模型,进一步评估了T形方颈单边螺栓连接钢梁-钢管柱节点的结构性能。利用有限元模型分析结果揭示此类连接的关键结构响应机理,探讨了加强组件与钢管柱间安装间隙、加强组件截面形状、新型加强组件和钢管柱拼接位置等参数对节点结构性能的影响。
    结果表明:所建立的T形方颈单边螺栓连接钢梁-钢管柱节点三维有限元模型可以准确预测节点在单调荷载下的破坏模式、各部件受力状态和屈服顺序,得到与试验结果吻合度较高的转角-弯矩关系曲线,具有较高的准确度和可靠性,为该类节点的工作机理分析、参数化研究和结构性能评估提供了可靠途径;H钢组件在钢管柱中的荷载传递路径清晰简单,材料性能利用充分,与钢管柱协同工作效率较高,是一种较为理想的加强组件截面;建议加强组件与钢管柱间安装间隙设计值不超过2.0 mm;十字钢组件在平面节点中的荷载传递路径与H钢组件相同,在空间节点中应按照两个方向的H钢组件分别设计,而且无法传递钢管柱相邻壁面间的荷载;H钢组件中部截面外焊短截钢管形成的新型组件在不影响节点力学性能的情况下,减小了钢管柱拼缝的视觉错位,提高了现场起重设备的吊装效率和节点的安装效率;加强节点中,钢管柱拼缝应优先设计在钢梁翼缘处。
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-11-15
  • 网络出版日期:  2025-03-24

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