钢模块单元承插式柱-柱节点弯剪承载力研究

摘要

提出一种新型承插式柱-柱节点，采用内外套筒作为上下钢管柱的拼接构件，仅通过高强对穿螺栓拼装，可以满足建筑结构装配化的需求.针对其在弯剪作用下的承载性能，设计并制作了三个足尺试件进行静力加载试验，获得了节点的受力特征、破坏模式、极限承载力和应变分布等.建立数值模型，在验证数值模型正确性的基础上，对节点进行参数化分析，探讨了套筒灌浆、内套筒厚度、节点长度对节点极限承载力的影响.试验和数值模拟研究结果表明：内套筒近端板处至第一根竖向螺栓前是节点域传力的关键部位；套筒灌浆和减小节点长度能够延缓节点核心区应变发展，但影响程度有限；当保证节点长度和内外套筒相对抗弯刚度比一定时，套筒灌浆可使连接受力性能更优，极限承载力提高19.3%；控制其他参数相同，节点长度越大，“杠杆效应”越强，抗弯承载力也随之提高，节点长度由300 mm增加至600 mm，极限承载力提高15.1%；内套筒厚度越大，截面承载力的安全储备越高，内套筒厚度由8 mm增加至12 mm，极限承载力提高31.4%.基于“有限塑性发展强度准则”和“杠杆效应”理论提出了节点的抗弯承载力计算公式，通过和数值计算结果的对比，验证了计算式的准确性.

关键词

柱-柱节点 / 静力试验 / 参数化分析 / 有限塑性发展强度准则 / 杠杆效应 / 极限承载力