螺栓连接钢梁：钢管柱节点力学性能与设计方法

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本书以T形方颈单边螺栓连接钢梁-方钢管柱节点为研究对象，采用试验研究、数值模拟和理论分析等方法对此类连接的静力性能和抗震性能进行了系统完整的研究，主要研究内容和结论如下：（1）对8个T形方颈单边螺栓连接钢梁-钢管柱节点和2个传统螺栓连接节点开展了单调荷载下的静力性能试验和低周往复荷载下的抗震性能试验，探讨了长圆形螺栓孔布置方案以及端板加劲肋和钢管柱内灌注混凝土两种加强措施对节点结构响应的影响。研究了T形方颈单边螺栓连接节点的破坏模式、转角-弯矩关系、耗能能力、关键部位转角-应变关系、各部位屈服顺序等，揭示了此类节点的工作及破坏机理。结果表明，此类连接具有与传统螺栓连接节点相似的破坏模式、相近的初始刚度和强度刚度退化规律、不低于85%的全生命周期承载力、超过130%的抗震延性和150%的耗能能力。（2）提出了双槽钢组件和H型钢组件加强节点，并对2个双槽钢组件加强节点和8个H型钢组件加强节点进行了单调荷载试验和低周往复荷载试验研究，探讨了加强组件类型、组件长度和连接面厚度对节点结构响应的影响。研究结果表明，通过设置加强组件，T形方颈单边螺栓连接钢梁-钢管柱节点由半刚性部分强度连接转为半刚性全强度连接，耗能能力最高提升102.3%，且成功避免栓孔冲切破坏；建议T形方颈单边螺栓连接钢梁-钢管柱加强节点采用外伸H型钢组件，并且其截面应具备足够的受弯和受剪承载力以承担节点域的弯矩和水平剪力。（3）通过ABAQUS有限元分析软件进一步评估了T形方颈单边螺栓连接钢梁-钢管柱节点性能，包括建立此类节点有限元模型；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；开展T形方颈单边螺栓连接节点的参数分析研究，包含此类连接特有的螺栓和栓孔参数、与传统螺栓连接通用的构件参数以及加强节点的相关参数；通过大量的数值模拟完成对T形方颈单边螺栓连接钢梁-钢管柱节点和节点加强方式的最终评估。（4）应用组件分析法和薄板塑性铰线理论建立了T形方颈单边螺栓连接钢梁-钢管柱节点初始转动刚度计算模型、受弯承载力计算模型和单调荷载及低周往复荷载下的转角-弯矩关系模型。