半刚性端板连接的弯矩-转角(M-θ)关系

半刚性端板连接的弯矩-转角（M-θ）关系
摘要：随着社会经济的不断发展，以及日益频发的地震，人们对建筑物的抗震
性能要求越来越高。

钢框架结构一致被认为是抗震性能较好的结构体系，而梁柱
节点是地震发生时，最易破坏的部位，梁柱的连接将影响到整个建筑物的抗震性能。

为了减小地震作用下梁柱节点的破坏，我们将对不同的节点连接进行抗震分析。

前言
欧洲规范中规定，梁柱的节点连接有三种：刚性、柔性、半刚性，半刚性介
于刚性连接与半刚性连接之间，既能承受一定的弯矩，又能发生一定的转角。

端
板连接实际就是半刚性连接，节点转角θ是指梁端上、下翼缘中心线处的相对转角。

钢结构梁柱节点的端板连接建议采用下面的构造类型：外伸式、设置端板外
伸加劲肋，螺栓布置两列。

[1]
图1 端板连接的弯矩-转角关系
一模型的设计
本文共设计了5个计算模型，5个外伸端板式连接，模型参数如下表所示，
主要研究参数为端板厚度以及螺栓直径。

梁柱均为焊接H型钢，H型钢梁截面尺
寸为H300×200×8×12，柱截面尺寸H300×250×8×12（高度×宽度×腹板厚度×翼缘厚度），分别用M1、M2、M3、M4、M5表示。

表1 模型主要参数
二计算模型的M-θ曲线
计算5个模型对应的M-θ曲线，如下图所示：
图2 模型的弯矩-转角（M-θ）曲线
三、结论
1析节点抗弯承载力，比较M2与M1，M2端板厚度增加，使螺栓拉力分布
改变，从而使第一排螺栓拉力过大，导致节点过早破坏，使得M2的抗弯承载力
低于M1；M3螺栓直径增大，抗弯承载力显著提高，说明螺栓直径的增大对抗弯
承载力的提高非常有利；比较M4与M3，M4的抗弯承载力仍略有提高，得出在
螺栓直径相同的情况下，增大端板厚度也可以提高节点的抗弯承载力。

2分析节点的极限转角，外伸端板连接均具有良好的转动能力；在上述模型中，5个外伸端板连接，其中节点极限转角最小的是M2，其端板较厚，但是螺栓直径较小，使得螺栓先于端板屈服，使得节点的极限转角较小；比较M3和M5，采用端板厚度小、螺栓直径大的节点构造，端板连接节点的极限转动能力有明显
改善。

参考文献：
[1]王新堂.半刚性连接平面钢结构弹性分析的普遍模型[J]．建筑结构，2002，32（12）：42-44．
[2]郭兵，柳峰，顾强.梁柱端板连接的破坏模式及弯矩转角关系[J]．土木工程
学报，2002。