基于交叉U型连接件的组合墙-钢梁节点性能的有限元分析

上翼缘应力也开始逐渐增大并向加载点方向发展，但此时节点模型并未屈服，依旧处于弹性阶段；随着梁端位移荷载继续增加至y 时，钢梁下翼缘与 U 型连接件连接处应力开始发生变化，钢梁上应力持续增大并向梁端发展，当梁端位移荷载增加至y2 时，U 型连接件与钢梁相交处钢梁翼缘应力发展加快，U 型连接件由于受到受拉作用略微变形，随着荷载增加至y4 时，钢梁翼缘应力继续发展，同时钢梁腹板上的应力逐渐变大，与钢梁连接的 U 型连接件一端变形也继续变大，荷载增加至y6 时，U 型连接件附近剪力墙上的应力明显增大，与钢梁连接的 U 型连接件一端应力由角部逐渐向梁端扩散，U 型连接件的整体变形继续增大，随着荷载的不断增长，节点处应力持续增加，U 型连接件与剪力墙翼缘轻微分离，钢梁翼缘鼓曲，节点破坏。

图 4.1 BASE 模型破坏应力云图

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5 结论和展望

5.1 结论

本文采用ABAQUS分析软件建立了采用交叉U型连接件的组合墙—钢梁节点有限元模型，通过改变 U 型连接板厚度、U 型连接板长度、螺栓直径以及钢梁跨高比 4个参数衍生了 19 个有限元模型，分析了单调加载作用下各参数变化对节点破坏特征、承载力和初始刚度的影响以及低周往复荷载作用下各因素对节点抗震性能的影响，得出以下结论：

（1）采用交叉 U 型连接件的组合墙—钢梁节点有较好的塑性变形能力，节点的破坏位置在钢梁翼缘与 U 型连接件相交处发生，U 型连接件的存在可以使塑性铰外移，延缓节点核心区的破坏。

（2）U 型连接件厚度和钢梁跨高比对节点静力性能影响较大，增大 U 型连接件厚度可以提高节点的初始刚度，并且可以延缓 U 型连接件屈服，改变局部受力状态，U 型连接件厚度大于 16mm 时，节点承载力和初始刚度均无明显增加，为避免材料浪费，U 型连接件厚度建议取 12mm~16mm；适当增大高强螺栓的直径可以提高节点的极限承载力和初始刚度，螺栓直径建议取 18mm~22mm 之间；随着钢梁跨高比的减小，节点初始刚度增加明显；改变 U 型连接件长度对节点静力性能的影响较小。

（3）采用交叉 U 型连接件的组合墙—钢梁节点模型的滞回性能良好，滞回曲线均较饱满，转角延性系数 均大于 4，等效粘滞阻尼系数eh 在 0.261~0.431 之间，耗能明显。

（4）U 型连接件厚度在 12mm 左右时，节点模型的延性及耗能能力均表现良好；U 型连接件长度对节点延性影响较大，U 型连接件长度为 240mm 时，节点表现出良好的延性性能，建议 U 型连接件长度取 220mm~240mm；随着节点螺栓直径逐渐增大，节点的变形能力逐渐增强；随钢连梁跨高比的增加，钢梁变形能力提高，延性增加，钢梁刚度较小时，有利于其变形能力的发挥及塑性铰的形成，钢梁跨高比由 6.15变化至 14.35 时，滞回曲线变得愈加饱满，节点耗能能力明显增强。

参考文献（略）