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扩孔式顶底腹板角钢连接抗连续倒塌性能研究
Study on the Resistance to Continuous Collapse of the Reamed Top and Bottom Web Angle Steel Connection
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信文治1 ,  赵丽洁1 ,2

 

( 1 .  河北工程大学 土木工程学院 ,邯郸 056017 ;  2.  天津农学院 水利工程学院 ,天津 300384)

摘   要 :为深入探究扩孔尺寸对扩孔式顶底腹板角钢连接梁 -柱结构抗连续倒塌性能的影响 , 以该类连接的梁-柱结构为研究对象 ,采用 Ansys/LS- DYNA 有限元软件建立中柱移除模型 ,通过分析承载力 -位移曲线、内力发展曲线及荷载抵抗机制 ,验证模型准确性并揭示扩孔尺寸的影响规律。结果表明:扩孔尺寸增大 ,螺栓断裂对应的位移增大 ,但结构极限承载力无显著变化 ;扩孔式连接在小变形下的梁机制较常规孔节点有所削弱,但结构延性显著增强 ;荷载抵抗机制分析显示 ,结构抗倒塌过程依次经历梁机制 、梁机制与悬链线机制混合作用 、悬链线机制主导阶段 ,其中悬链线机制的承载力提升与螺栓滑移产生的摩擦力密切相关。这表明扩孔设计实现了在不降低承载力前提下对结构延性与变形能力的提升 ,而延性的显著增强对于结构在大变形阶段抵抗连续倒塌至关重要 ,说明扩孔设计可通过优化抗倒塌机制协同作用增强结构抗连续倒塌性能。

关键词:扩孔 ;顶底腹板角钢 ;抗连续倒塌 ;数值模拟

中图分类号:TU391          

 文献标志码:A            

文章编号: 1005- 8249  (2025)  04- 0137- 06

DOI:10. 19860/j.cnki.issn1005 - 8249.2025 .04.025

 

XIN Wenzhi 1  ,  ZHAO Lijie1 , 2

( 1 . College of Civil Engineering , Hebei University of Engineering , Handan 056017 , China;

2. School of Water Conservancy Engineering ,  Tianjin Agricultural University ,  Tianjin 300384 ,  China) 

Abstract :  To deeply explore the influence of the  expansion  hole  size  on  the  continuous  collapse  resistance  performance  of the expansion hole - type  top - bottom  web  steel  plate  connection beam - column  structure , this  study  takes  this  type  of connection beam - column structure as the research object.  The finite element software Ansys/LS - DYNA is used to establish a model of the column removal. By  analyzing the  bearing capacity - displacement  curve , internal  force  development  curve  and  load resistance mechanism , the accuracy of the model is verified and the influence law of the expansion hole size is revealed. The  results  show that : as the  expansion  hole  size increases , the displacement corresponding to the bolt fracture increases ,  but  the  structural ultimate bearing  capacity  does  not change significantly; the  beam mechanism of  the expansion hole connection is weakened compared to the conventional hole node under small deformation , but the structural ductility is  significantly enhanced;  the  load resistance mechanism analysis shows that the structure undergoes the beam mechanism , the mixed action of the beam mechanism and the  catenary  mechanism , and  the  dominance of  the  catenary  mechanism in the collapse resistance process .  The bearing capacity of the  catenary  mechanism  is  related  to the  friction  force generated  by  the  bolt  slippage .  This  indicates  that  the expansion design  achieves  the improvement of  the  structural ductility and deformation capacity  without reducing the  bearing capacity , and  the  significant enhancement of  ductility is  crucial for the structure  to resist continuous collapse  in the  large deformation stage . It  shows  that  the expansion  design can enhance the  structural  collapse  resistance  performance  by optimizing the synergy of the anti - collapse  mechanism.

Key words :  reaming;  top and bottom web angle steel;  resistance to continuous collapse;  numerical simulation

作者简介:信文治  (1998—) ,  男 ,硕士研究生 ,研究方向:钢结构。

通信作者:赵丽洁  (1985—) ,   女 ,博士 ,副教授 ,研究方向: 结构健康监测。

收稿日期:2023 - 10 - 21