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钢框架梁柱弱轴连接翼缘削弱型节点受力性能研究
摘要
本文以钢框架梁柱弱轴连接翼缘削弱型节点的受力性能研究为目的，通过对其节点受力分析、数值模拟以及对比试验等多方面研究，总结出翼缘削弱型节点在地震荷载下的受力性能表现。
关键词：钢框架；弱轴连接；翼缘削弱型节点；地震荷载；受力性能
Abstract
Thispaperaimstostudythemechanicalpropertiesoftheweakaxisconnectionofsteelframebeamsandcolumnswiththeflangeweakenedjoint.Throughtheresearchontheforceanalysis,numericalsimulationandcomparativetestofthejoint,wesummarizedthemechanicalpropertiesoftheflangeweakenedjointunderearthquakeload.
Keywords:steelframe;weakaxisconnection;flangeweakenedjoint;earthquakeload;mechanicalproperties
引言
钢结构作为一种轻量化、耐久性高的建筑结构形式，被越来越广泛地应用于高层建筑和大跨度建筑结构中。然而，随着建筑物高度的增加和地震频繁发生，地震荷载对结构的影响日益凸显，加强结构的抗震能力成为了重要的研究方向。
作为钢结构中常见的节点连接形式之一，弱轴连接在地震荷载下通常表现出较好的力学性能。而在节点设计中，翼缘削弱型节点则被广泛应用于钢框架结构中，因其能够有效地提高节点的刚度与强度。
本文将以某高层建筑钢框架结构为研究对象，针对节点型式为翼缘削弱型的弱轴连接节点进行受力性能研究，通过对节点的力学分析、数值模拟以及对比试验等多种手段，探究其在地震荷载下的受力表现。
1节点结构与受力情况
1.1节点结构
如图所示，研究对象为一座高层建筑的单层钢框架结构，结构间距为6.6m×6.6m。节点采用了常见的翼缘削弱型节点形式，相邻柱之间共用一侧梁，梁端连接翼缘削弱型节点，连接方式为B型连接。
1.2受力情况
节点在地震荷载作用下，主要受到弯矩、剪力以及轴力等受力。因节点为弱轴连接，个别节点可能会发生轴向失稳现象。
2受力分析
2.1节点受力分析
针对节点的受力情况，本文采用了静力分析的方法进行求解。在假设节点处已知荷载的情况下，根据节点的力学平衡原理，我们可以推导出节点的弯矩、剪力和轴力等受力参数。
同时，针对节点的受力情况，我们还进行了模态分析，分析节点在不同振型下的受力特性。
2.2节点受力特性
通过分析得到的节点受力特性，我们可以发现：
（1）节点在地震荷载作用下主要发生弯曲变形，其刚度主要受到节点连接板的影响；
（2）节点具有较好的抗震性能，可承受较大的水平荷载；
（3）节点的振型分析表明，其状态主要受到梁柱的影响，且梁柱之间的相互作用较为显著。
3数值模拟
为了更好地掌握节点在地震荷载下的受力性能，本文采用有限元数值模拟的方法，对翼缘削弱型节点进行了模拟分析。
通过模拟分析，我们可以得出：翼缘削弱型节点在地震荷载下的动力响应比较稳定，其强度表现出较为均衡的传递性。
4对比试验
为了验证数值模拟的结果，本文还开展了对比试验。试验结果如下：
通过对比试验可知，数值模拟和试验结果存在一定的差异，但总体上表现出较好的符合性。
5结论
通过对翼缘削弱型节点的受力性能进行综合分析，本文得出如下结论：
（1）翼缘削弱型节点在地震荷载下具有较为优良的受力表现；
（2）节点的刚度主要受到连接板的影响，且节点的抗震性能较好；
（3）数值模拟和对比试验结果表明，翼缘削弱型节点在地震荷载下的强度表现出较为均衡的传递性。