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钢框架梁柱弱轴螺栓拼接节点的抗震性能分析的中期报告
摘要
本文通过有限元分析探讨了钢框架梁柱弱轴螺栓拼接节点的抗震性能。首先建立了三维有限元模型，考虑了螺栓预紧力、钢结构裂缝、节点协同纵向变形等因素。然后利用ABAQUS软件对节点进行动力学分析，得出了位移-加速度响应谱曲线、节点受力及裂缝分布情况等结果。分析表明，螺栓预紧力对节点的抗震性能影响较大，预紧力越大，节点的抗震能力越强。此外，节点的裂缝分布与节点构造、预紧力和动载荷等因素密切相关。本文的研究结果可以为钢框架结构的抗震设计提供一定的参考依据。
关键词：钢框架结构；螺栓拼接节点；抗震性能；有限元分析
Abstract
Thispaperexplorestheseismicperformanceofsteelbeam-columnweak-axisboltedjointsthroughfiniteelementanalysis.Firstly,a3Dfiniteelementmodelwasestablished,consideringfactorssuchasboltpre-tension,steelstructurecracks,andjointcoordinatedlongitudinaldeformation.Then,dynamicanalysisofthejointwasconductedusingABAQUSsoftware,andresultssuchasdisplacement-accelerationresponsespectrumcurves,jointforces,andcrackdistributionwereobtained.Theanalysisshowsthatboltpre-tensionhasasignificantimpactontheseismicperformanceofthejoint,andthegreaterthepre-tension,thestrongertheseismicresistanceofthejoint.Inaddition,thecrackdistributionofthejointiscloselyrelatedtofactorssuchasjointconstruction,pre-tension,anddynamicload.Theresearchresultscanprovideareferencebasisfortheseismicdesignofsteelframestructures.
Keywords:steelframestructure;boltedjoint;seismicperformance;finiteelementanalysis
1.引言
钢框架结构具有重量轻、强度高、刚度好等优点，已广泛应用于高层建筑和大跨度结构中。然而，在地震活动中，这种结构的节点容易发生破坏，从而导致整个结构的失稳和崩塌。因此，如何提高钢框架结构的抗震能力，成为设计和研究的重要课题。
钢框架结构的节点分为刚性节点和铰接节点两种类型。刚性节点是指节点处的构件无法发生相对转动，其稳定性较强，但对地震作用的响应较大。铰接节点是指节点处的构件可以发生相对转动，其稳定性较弱，但对地震作用的响应较小。在实际工程中，由于刚性节点的特点和铰接节点在钢框架结构中不易实现的缘故，刚性节点得到了广泛的应用。
钢框架结构的刚性节点通常采用螺栓拼接，对节点螺栓的预紧力要求较高。目前，在国内外已有一些研究针对螺栓拼接节点的抗震性能进行了探讨。例如，陈佳佳等(2015)通过有限元和试验相结合的方法研究了大跨度钢桁架节点的抗震性能；王志刚等(2017)利用多物理场有限元分析软件对钢框架结构进行了动力学分析，并对不同节点形式的抗震性能进行了比较。
本文旨在通过有限元分析，探讨钢框架梁柱弱轴螺栓拼接节点的抗震性能，并为钢框架结构的抗震设计提供一定的参考依据。