摘要：為了探究翼緣板厚度、鋼材強(qiáng)度、加勁肋和螺栓預(yù)緊力對(duì)T型鋼節(jié)點(diǎn)極限承載力、屈服載荷、初始剛度以及螺栓內(nèi)力的影響規(guī)律，進(jìn)行了T型鋼節(jié)點(diǎn)抗拉試驗(yàn)，獲得了T型鋼節(jié)點(diǎn)的位移-荷載曲線和荷載-應(yīng)力曲線。結(jié)果表明：增大翼緣板厚度可提高鋼節(jié)點(diǎn)的抗彎剛度與穩(wěn)定性；鋼材強(qiáng)度越大，鋼節(jié)點(diǎn)的螺栓彎曲應(yīng)力增長(zhǎng)越慢，軸向應(yīng)力增長(zhǎng)則越快；增加螺栓和加勁肋可提高鋼節(jié)點(diǎn)的承載力，但會(huì)降低變形能力；螺栓預(yù)緊力的適度增大有利于提高鋼節(jié)點(diǎn)的初始剛度和減小彎曲變形。翼緣板厚度與螺栓直徑的比值不宜大于1；適當(dāng)增大螺栓預(yù)緊力能夠提升帶肋T型鋼節(jié)點(diǎn)的初始剛度；在梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，可增設(shè)加勁肋以提升T型鋼節(jié)點(diǎn)的整體性能。

關(guān)鍵詞：T型鋼節(jié)點(diǎn) 加勁肋 螺栓 鋼結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TU392.103" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" 文章編號(hào)：1671-8755（2024）04-0083-08

Mechanical Performance Test of Multi-parameter T-steel Nodes

PENG Yuhuai，LEI Jinsong

（School of Civil Engineering and Architecture， Southwest University of Science and

Technology， Mianyang 621010， Sichuan， China）

Abstract：" In order to investigate the influence of flange plate thickness， steel strength， stiffening rib and bolt preload on the ultimate load carrying capacity， yield load， initial stiffness and internal force of bolt of T-steel node， T-steel node tensile tests were carried out， and displacement-load curves and load-stress curves of T-steel node were obtained. The results show that increasing the thickness of the flange plate can improve the bending stiffness and stability of the steel node; The greater the strength of the steel， the slower the growth of the bending stress of the bolts in the steel node， and the faster the growth of the axial stress; Increasing the bolts and the stiffening ribs can improve the bearing capacity of the steel node， but it will reduce the deformation capacity; A moderate increase in the preload force of the bolt is conducive to improving the initial stiffness of the steel node and reducing the bending deformation. The ratio of the thickness of the flange plate to the bolt diameter should not be greater than 1; Appropriately increasing the bolt preload can improve the initial stiffness of the ribbed T-steel node; Stiffening ribs can be added to improve the overall performance of the T-steel node in the design of beam-column nodes.

Keywords：" T-steel node; Stiffening rib; Bolt; Structural steelwork

鋼結(jié)構(gòu)因其輕便、高強(qiáng)度和快速施工的特性，成為一種受歡迎的建筑材料［1］。在鋼結(jié)構(gòu)中，梁柱節(jié)點(diǎn)有完全剛性連接、半剛性連接和鉸接3種連接形式。半剛性連接在連接構(gòu)件的自由度中存在有限的彈性變形，同時(shí)也具有一定的抗彎扭剛度，是一種介于完全剛性連接和鉸接之間的連接形式［2］。半剛性連接有變形能力和能量耗散，能緩解節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中，降低結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變，提高結(jié)構(gòu)疲勞壽命［3-4］。半剛性連接構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于施工和檢修，能降低結(jié)構(gòu)造價(jià)和維護(hù)成本［5］。

螺栓連接是一種半剛性連接方式。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)T型鋼節(jié)點(diǎn)的承載力、剛度、螺栓內(nèi)力等進(jìn)行了一系列研究。洪紹正等［6］對(duì)T型鋼節(jié)點(diǎn)的初始剛度進(jìn)行了研究，結(jié)果表明厚度越厚的節(jié)點(diǎn)，其初始剛度增加幅度越小，各因素影響次序?yàn)槎税搴穸?、螺栓直徑和列螺栓間距。周向前［7］通過(guò)試驗(yàn)與有限元軟件模擬分析方法對(duì)無(wú)加勁肋T型連接高強(qiáng)螺栓受拉性能的研究表明，撬力與螺栓彎矩隨著翼緣板厚度增加而降低。Tartaglia等［8］通過(guò)有限元模擬軟件研究了帶加勁肋T型鋼節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能，結(jié)果表明增加加勁肋的厚度和坡度對(duì)T型鋼節(jié)點(diǎn)的整體性能影響明顯。Khani等［9］探討了無(wú)加勁肋T型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)撬力大小以及撬力產(chǎn)生的位置，可為無(wú)加勁肋T型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)提供參考。Anwar 等［10］利用試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法探討了螺栓間距和翼緣板厚度對(duì)無(wú)加勁肋T型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的影響，認(rèn)為無(wú)加勁肋T型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的承載力由螺栓承載力決定。張穎［11］在未考慮螺栓預(yù)緊力作用下對(duì)帶加勁肋T型鋼節(jié)點(diǎn)和未帶加勁肋T型鋼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究，結(jié)果表明增大螺栓直徑、端板厚度、加勁肋都能提高T型鋼節(jié)點(diǎn)的承載力，端板厚度對(duì)節(jié)點(diǎn)性能有較大影響。張圣華等［12］探討了高強(qiáng)度螺栓端板連接節(jié)點(diǎn)在彎矩作用下的撬力影響，建立了撬力、節(jié)點(diǎn)承載力、螺栓拉力和螺栓抗拉承載力的計(jì)算關(guān)系，并與國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較分析。張凱等［13］利用ANSYS有限元軟件對(duì)無(wú)加勁肋T型連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行耗能能力分析，研究表明T型連接節(jié)點(diǎn)有很好的塑性變形能力，變化內(nèi)外板長(zhǎng)度、螺栓直徑、翼緣板厚度對(duì)無(wú)加勁肋T型連接節(jié)點(diǎn)有重要影響，能夠在循環(huán)荷載作用下產(chǎn)生穩(wěn)定的滯回曲線，具有較高的耗能系數(shù)和延性系數(shù)。

學(xué)者們分析了T型鋼節(jié)點(diǎn)的受力機(jī)制、破壞模式等，并得出了幾何參數(shù)變化對(duì)T型鋼節(jié)點(diǎn)的影響規(guī)律，但對(duì)帶加勁肋T型鋼節(jié)點(diǎn)的研究不夠充分。本文以加勁肋和螺栓預(yù)緊力對(duì)螺栓內(nèi)力的影響為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行帶加勁肋T型鋼節(jié)點(diǎn)抗拉試驗(yàn)，分析加勁肋和螺栓預(yù)緊力等參數(shù)對(duì)T型鋼節(jié)點(diǎn)的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試件設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》（JGJ 82—2011）［14］的規(guī)定，本試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了9個(gè)試件，螺栓采用直徑為16 mm的10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓。設(shè)計(jì)試件時(shí)主要考慮翼緣板厚度、鋼材強(qiáng)度、螺栓預(yù)緊力、螺栓數(shù)量4個(gè)參數(shù)及是否有加勁肋。試件Base，Tn12，Tn20是翼緣板厚度不同，試件Base，St235，St690是鋼材強(qiáng)度不同，試件Base，S0，S1變化了螺栓數(shù)量和加勁肋，試件S1，P0，P155是螺栓預(yù)緊力不同。試件具體參數(shù)和結(jié)構(gòu)如表1、圖1所示。

1.2 螺栓內(nèi)力計(jì)算方法

螺栓應(yīng)變測(cè)點(diǎn)如圖2所示，試件是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在理想情況下，兩個(gè)螺栓的變形是對(duì)稱的，因此試件的對(duì)稱點(diǎn)在受力后產(chǎn)生的應(yīng)變也是相等的，即測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)4、測(cè)點(diǎn)2和測(cè)點(diǎn)3、測(cè)定5和測(cè)點(diǎn)8、測(cè)點(diǎn)6和測(cè)點(diǎn)7的應(yīng)變值相等。所以，本文將測(cè)點(diǎn)1和測(cè)點(diǎn)4的平均應(yīng)變值定義為ε1，測(cè)點(diǎn)2和測(cè)點(diǎn)3的平均應(yīng)變值定義為ε2，測(cè)點(diǎn)5和測(cè)點(diǎn)8的平均應(yīng)變值定義為ε3，測(cè)點(diǎn)6和測(cè)點(diǎn)7的平均應(yīng)變值定義為ε4，其應(yīng)力應(yīng)變基本關(guān)系為：

σ=f（ε）=εE""""" εε0

ε0E+Et（ε-ε0）εgt;ε0（1）

式中：ε是應(yīng)變片測(cè)得的表面應(yīng)變；ε0是螺栓的屈服應(yīng)變；σ1=f（ε1），σ3=f（ε3）為螺栓外側(cè)應(yīng)力，σ2=f（ε2），σ4=f（ε4）為螺栓內(nèi)側(cè)應(yīng)力。在彈性范圍內(nèi)，螺栓截面內(nèi)力如圖3所示，可以通過(guò)計(jì)算式（2）將不均勻分布的應(yīng)力轉(zhuǎn)化為軸向應(yīng)力和彎曲應(yīng)力之和。

σ軸向=σ1+σ22

σ彎曲=σ2-σ12（2）

1.3 試驗(yàn)設(shè)備及加載方式

T型鋼節(jié)點(diǎn)的抗拉試驗(yàn)采用上海華龍測(cè)試儀器有限公司電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)WAW-600，WAW-1000。試驗(yàn)機(jī)量程分別為600 kN和1 000 kN，試驗(yàn)機(jī)所施加的拉力和位移由試驗(yàn)機(jī)本身記錄。電阻應(yīng)變儀采用東華測(cè)試DH3816N靜態(tài)應(yīng)變采集儀。

試驗(yàn)時(shí)，在為高強(qiáng)度螺栓的螺桿粘貼應(yīng)變片前，將螺栓桿兩側(cè)凹槽用砂紙進(jìn)行打磨處理，將螺栓桿表面氧化層清理干凈后，利用膠水將應(yīng)變片粘貼牢固、靜置。采用扭力扳手對(duì)高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行預(yù)緊力施加，再將試件放上萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)中，將兩端夾持固定好。根據(jù)文獻(xiàn)［15］以及對(duì)試件特性的考量，試驗(yàn)機(jī)的加載速率設(shè)定如下：試驗(yàn)開(kāi)始前先進(jìn)行預(yù)加載，加載速率為3 mm/min，觀察加載裝置、電阻應(yīng)變儀、應(yīng)變片等是否正常工作。初始階段采用10 kN為一級(jí)的力控制加載，加載速率為0.5 kN/s，并保持每一級(jí)荷載維持控制15 s，試件屈服后改為位移控制加載，加載速率為5 mm/min，直至試件破壞。

2 結(jié)果與分析

2.1 材性試驗(yàn)

為了取得詳細(xì)的材料力學(xué)性能指標(biāo)，對(duì)不同厚度、鋼材強(qiáng)度的鋼材進(jìn)行材性試驗(yàn)得出彈性模量E、屈服強(qiáng)度f(wàn)y、極限強(qiáng)度f(wàn)u、伸長(zhǎng)率等參數(shù)。材性試件的取樣按照《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備》（GB/T 2975—2018）［16］的規(guī)定從原材中切取，并按照《金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法》（GB/T 228.1—2010）［17］的規(guī)定進(jìn)行加工。其中，T型鋼的材質(zhì)為Q235，Q355，Q690，高強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度等級(jí)為10.9級(jí)，螺孔直徑均按照《鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程》（JGJ 82—2011）［14］的規(guī)定加工。型鋼的標(biāo)準(zhǔn)試樣加工數(shù)量共為5個(gè)，其尺寸參數(shù)見(jiàn)表2，其加工設(shè)計(jì)圖如圖4所示。

標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)拉伸斷裂破壞形態(tài)如圖5所示。

型鋼標(biāo)準(zhǔn)試樣拉伸后所得的材料性能參數(shù)如表3所示。

根據(jù)廠商提供的產(chǎn)品質(zhì)量保證書(shū)，10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓材料參數(shù)如表4所示。

2.2 試驗(yàn)現(xiàn)象

試件Base在初始加載階段，T型鋼節(jié)點(diǎn)翼緣板因螺栓預(yù)緊力緊貼底座鋼板；在加載中期，翼緣板出現(xiàn)輕微張口現(xiàn)象；隨著荷載增加，翼緣板出現(xiàn)明顯彎曲變形，并伴有尖銳咯吱聲及銹蝕層脫落，直至左側(cè)螺栓螺紋破壞，最后加載終止。試件Tn12的翼緣板最薄，初期緊密接觸底座，隨時(shí)間推移大幅彎曲變形，最終應(yīng)變片失效，試驗(yàn)結(jié)束。試件Tn20翼緣板最厚，初始緊密接觸，僅在加載末期輕微張口，最后翼緣板翹起，試驗(yàn)結(jié)束。

試件St690的試驗(yàn)現(xiàn)象與試件Tn20類似。試件St235在施加螺栓預(yù)緊力后緊貼剛性底座，隨著荷載不斷加大，翼緣板逐漸開(kāi)始變形；在加載末期，左邊翼緣板突然翹起，翼緣板左側(cè)螺栓螺紋發(fā)生破壞，試驗(yàn)結(jié)束。試件S0是帶雙排螺栓，在加載初期，由于螺栓的預(yù)緊力作用使T型鋼節(jié)點(diǎn)翼緣板緊貼底座；在加載中期，翼緣板逐漸發(fā)生較大變形；最后，大部分應(yīng)變片失效，試驗(yàn)結(jié)束。

試件S1在翼緣板兩側(cè)增加了加勁肋，相較于S0，翼緣板出現(xiàn)張口現(xiàn)象更晚，在加載后期才有較明顯的彎曲變形；最后，翼緣板右前側(cè)發(fā)生聲響，螺栓螺紋破壞，試驗(yàn)結(jié)束。試件S1的腹板方向與加勁肋方向均有細(xì)微張口變形現(xiàn)象。試件P155與試件S1試驗(yàn)現(xiàn)象類似。試件P0相較于試件S0，S1翼緣板發(fā)生的彎曲變形更為明顯，在加載后期翼緣板左前側(cè)螺栓發(fā)生螺紋破壞，左側(cè)翼緣板翹起，試驗(yàn)結(jié)束。

本次試驗(yàn)主要有3種破壞模式：（1）四塑性鉸破壞，T型鋼節(jié)點(diǎn)翼緣板根部和螺栓連接處出現(xiàn)塑性鉸；（2）雙塑性鉸破壞，T型鋼節(jié)點(diǎn)螺栓連接處出現(xiàn)塑性鉸，且螺栓破壞；（3）螺栓破壞，T型鋼結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯變形，螺栓直接破壞。這3種破壞模式如圖6所示。試件Tn12，St235為四塑性鉸破壞，試件Base，S0，S1，P0，P155為雙塑性鉸破壞，試件Tn20，St690為螺栓破壞。

2.3 不同因素對(duì)T型鋼節(jié)點(diǎn)的影響

本試驗(yàn)中，以Base為基準(zhǔn)試件，其余組試件在Base基礎(chǔ)上變化了參數(shù)。為了研究T型鋼節(jié)點(diǎn)翼緣板厚度、鋼材強(qiáng)度、加勁肋和螺栓預(yù)緊力對(duì)其力學(xué)性能的影響，通過(guò)觀察試件的位移-荷載曲線、荷載-彎曲應(yīng)力曲線和荷載-螺栓軸向應(yīng)力曲線的基本變化特點(diǎn)，可發(fā)現(xiàn)T型鋼節(jié)點(diǎn)各項(xiàng)力學(xué)性能會(huì)隨之變化。

2.3.1 翼緣板厚度

圖7 為不同翼緣板厚度和鋼材強(qiáng)度下試件的力學(xué)性能曲線。從圖7（a）可知，試件Base，Tn20的位移和荷載的變化趨勢(shì)相近，試件Tn12隨著荷載的增大，其發(fā)生的變形最大。隨著翼緣板厚度的增加，T型鋼節(jié)點(diǎn)的初始剛度、屈服荷載和極限荷載均發(fā)生了不同層次的變化，其中，試件Tn12相較于試件Base的初始剛度降低了14.09%，屈服荷載降低了40.44%；試件Tn20相較于試件Base的初始剛度提升了27.17%，屈服荷載提升了21.59%。試件Tn2，Base，Tn20的極限位移分別是30.33，7.48，6.44 mm，表明隨著翼緣板厚度增大，翼緣板的抗彎剛度增大，試件的變形程度小。試件Tn12的極限荷載和極限位移在本組中均是最大的，究其原因是試件Tn12的翼緣板抗彎剛度較小，發(fā)生的變形較大，螺栓的螺紋破壞較晚，且破壞模式為四塑性鉸破壞，其翼緣板焊縫及螺栓孔周圍區(qū)域經(jīng)歷了顯著的塑性變形，在極限荷載條件下觸發(fā)了應(yīng)力重分布過(guò)程。具體試驗(yàn)結(jié)果數(shù)值如表5所示。

從圖7（b）、圖7 （c）可知，試件Tn12的彎曲應(yīng)力和軸向應(yīng)力均高于試件Base和Tn20，究其原因是由于試件Tn12的翼緣板厚度太小，試件Base和Tn20的抗彎剛度大于試件Tn12。在相同荷載作用下，T型鋼節(jié)點(diǎn)翼緣板厚度越小，翼緣板越容易發(fā)生彎曲變形，螺栓所承受的彎矩也隨之增大，故螺栓的彎曲應(yīng)力和軸向應(yīng)力也越大，這也與文獻(xiàn)［7］的試驗(yàn)結(jié)果較為類似。

2.3.2 鋼材強(qiáng)度

從圖7（a）可知，該組試驗(yàn)中試件Base，St235，St690僅僅是鋼材強(qiáng)度不同，其分別由Q355鋼、Q235鋼、Q690鋼制作而成。在初始階段，相較于試件Base，試件St235的初始剛度降低了8.32%，試件St690提升了18.83%。試件Base，St235，St690的屈服荷載分別是136.37，96.86，137.31 kN，試件St235、試件St690與試件Base相比，屈服荷載增長(zhǎng)率分別是 -28.97% 和0.69%。三者的極限荷載相差不大。試件Base，St235，St690的極限位移分別是7.48，17.12，6.68 mm，表明隨著鋼材強(qiáng)度的提升，T型鋼節(jié)點(diǎn)的變形能力降低。在該結(jié)構(gòu)中，由于螺栓性能的原因，Q690的鋼材并未發(fā)揮出其全部性能，其破壞模式為螺栓破壞，故屈服荷載和極限荷載相較于Q355鋼材并未提升太多。試件St235破壞模式是四塑性鉸破壞，在翼緣板焊縫及螺栓孔周圍區(qū)域均有比較明顯的塑性變形和應(yīng)力重分布過(guò)程。試件Base，St235，St690的力學(xué)性能參數(shù)如表6所示。

從圖7（b）、圖7 （c）可知，試件Base，St235，St690的螺栓彎曲應(yīng)力均呈上升趨勢(shì)，而螺栓軸向應(yīng)力先上升后下降。試件St235的螺栓彎曲應(yīng)力增長(zhǎng)速度比試件Base和St690更快，螺栓的彎曲應(yīng)力也更大。試件Base和試件St690的螺栓彎曲應(yīng)力前期增長(zhǎng)速度接近，在末期時(shí)，試件Base的螺栓彎曲應(yīng)力大于試件St690的螺栓彎曲應(yīng)力。試件St690的螺栓軸向應(yīng)力增長(zhǎng)速度比試件Base和St235更快，螺栓的軸向應(yīng)力最大值與試件Base接近。表明在相同荷載作用下，T型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的鋼材強(qiáng)度越大，螺栓的彎曲應(yīng)力增長(zhǎng)速度越慢，螺栓的軸向應(yīng)力增長(zhǎng)速度越快。

2.3.3 螺栓數(shù)量與加勁肋

圖8 為不同螺栓預(yù)緊力、螺栓數(shù)量和加勁肋下試件的力學(xué)性能。從圖8（a）可知，在該組試驗(yàn)中，試件S0布置了4個(gè)螺栓，試件S1在試件S0基礎(chǔ)上增加了加勁肋。試件S0相較于試件Base的初始剛度提升了2543.3%，屈服荷載提升了46.31%，極限荷載提升了99.02%；試件S1較試件S0的初始剛度提升了21.13%，屈服荷載提升了5.62%，極限荷載提升了25.37%；試件Base，S0，S1的極限位移分別是7.48，4.79，2.72 mm。試件Base，S0，S1的破壞模式表現(xiàn)為雙塑性鉸破壞，在翼緣板焊縫區(qū)域出現(xiàn)了塑性變形，表明增加螺栓數(shù)量和增加加勁肋后均能夠明顯提高T型鋼節(jié)點(diǎn)的承載力，但是極限位移會(huì)降低，其變形能力減弱。試件Base，S0，S1的力學(xué)性能參數(shù)如表7所示。

從圖8（b）、圖8 （c）可知，在該組試驗(yàn)中，在增加螺栓數(shù)量后，試件S0相較于試件Base的螺栓彎曲應(yīng)力和螺栓軸向應(yīng)力增長(zhǎng)速度均有減緩，這表明增加螺栓的數(shù)量能夠明顯改善螺栓應(yīng)力的增長(zhǎng)速度，同時(shí)也能降低螺栓的彎曲應(yīng)力。在增加加勁肋后，試件S1的螺栓彎曲應(yīng)力和螺栓軸向應(yīng)力增長(zhǎng)速度進(jìn)一步減緩，其彎曲應(yīng)力值也進(jìn)一步降低。

2.3.4 螺栓預(yù)緊力

從圖8（a）可知，在該組試驗(yàn)中，試件S1，P0，P155的螺栓預(yù)緊力分別為100，0，155 kN。試件P0相較于試件S1的初始剛度降低了40.45%，屈服荷載提升了106.85%，極限荷載提升了43.08%；試件P155較試件S1的初始剛度提升了19.55%，屈服荷載提升了55.19%，極限荷載提升了7.15%；試件S1，P0，P155的極限位移分別是2.72，6.10，2.82 mm。試件S1，P0，P155的破壞模式均為雙塑性鉸破壞，在翼緣板焊縫區(qū)域發(fā)生了一定的塑性變形，表明隨著螺栓預(yù)緊力的增大，T型鋼節(jié)點(diǎn)的初始剛度也隨著增大，由于螺栓預(yù)緊力的作用，使得T型鋼節(jié)點(diǎn)的彎曲變形較小。試件S1，P0，P155的力學(xué)性能參數(shù)如表8所示。

從圖8（b）、圖8 （c）可知，試件P0相較于試件S1和試件P155的螺栓彎曲應(yīng)力增長(zhǎng)速度較快，其彎曲應(yīng)力也較大，在螺栓屈服時(shí)，其彎曲應(yīng)力占比達(dá)到30.04%。這是因?yàn)樵嚰0的預(yù)緊力為0 kN，意味著螺栓與T型鋼節(jié)點(diǎn)之間的連接強(qiáng)度較低，T型鋼節(jié)點(diǎn)更容易發(fā)生彎曲變形。在荷載未加載前，預(yù)緊力較大的試件其初始軸向應(yīng)力也較大，究其原因是螺栓和T型鋼節(jié)點(diǎn)在預(yù)緊力的作用下導(dǎo)致相互擠壓，進(jìn)而產(chǎn)生了初始軸向應(yīng)力。隨著荷載的增加，試件P0的軸向應(yīng)力增長(zhǎng)速度最快，在相同荷載下，其軸向應(yīng)力數(shù)值也始終低于試件S1和P155，表明T型鋼節(jié)點(diǎn)的螺栓彎曲應(yīng)力隨著螺栓預(yù)緊力減小而增大，T型鋼節(jié)點(diǎn)也越容易發(fā)生彎曲變形。

3 結(jié)論

通過(guò)抗拉試驗(yàn)研究了T型鋼節(jié)點(diǎn)翼緣板厚度、鋼材強(qiáng)度、加勁肋和螺栓預(yù)緊力參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)極限承載力、屈服載荷、初始剛度以及螺栓內(nèi)力的影響，得出以下結(jié)論：（1）隨翼緣板厚度增加，T型鋼節(jié)點(diǎn)的初始剛度和屈服荷載也會(huì)隨之提高，螺栓的彎曲應(yīng)力和軸向應(yīng)力則會(huì)有所下降，說(shuō)明增大翼緣板厚度能夠有效提升T型鋼節(jié)點(diǎn)的初始剛度和屈服荷載，減少螺栓所承受的彎矩作用，但會(huì)降低T型鋼節(jié)點(diǎn)的變形能力。因此，為防止材料性能過(guò)剩，建議翼緣板厚度與螺栓直徑的比值不宜大于1，以實(shí)現(xiàn)材料性能的最大化利用與結(jié)構(gòu)整體性能的優(yōu)化。（2）隨著鋼材強(qiáng)度的提升，T型鋼節(jié)點(diǎn)的初始剛度會(huì)有所增加，但增加的不是特別顯著（可能是本次試驗(yàn)中節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和施工細(xì)節(jié)未能充分利用材料的性能，導(dǎo)致初始剛度的提升未達(dá)到預(yù)期效果）；高強(qiáng)度鋼材需搭配螺栓直徑更大或者螺栓性能等級(jí)更高的高強(qiáng)度螺栓，才能更好發(fā)揮T型鋼節(jié)點(diǎn)的性能。延性較好的鋼材更適合于需要高延性和較高耗能能力的結(jié)構(gòu)；提升鋼材強(qiáng)度并不一定能顯著增加鋼節(jié)點(diǎn)的極限承載能力，而且可能會(huì)降低鋼節(jié)點(diǎn)的延展性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需平衡結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。（3）增加螺栓數(shù)量和布置加勁肋后的T型鋼節(jié)點(diǎn)的承載力明顯提高，同時(shí)還能夠起到改善螺栓應(yīng)力分布和降低局部應(yīng)力集中的作用，故在梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中可增設(shè)加勁肋以提升T型鋼節(jié)點(diǎn)的整體性能。（4）螺栓預(yù)緊力在100～150 kN范圍時(shí)，適當(dāng)增大螺栓預(yù)緊力能夠提升帶肋T型鋼節(jié)點(diǎn)的初始剛度，降低螺栓的彎曲應(yīng)力，但會(huì)增大鋼節(jié)點(diǎn)的初始軸向應(yīng)力；預(yù)緊力的增加對(duì)鋼節(jié)點(diǎn)極限荷載提升有限。（5）未來(lái)研究中可進(jìn)一步擴(kuò)大螺栓預(yù)緊力范圍，以探究帶肋T型鋼節(jié)點(diǎn)更合適的預(yù)緊力大小。

參考文獻(xiàn)

［1］ 李慶偉， 岳清瑞， 馮鵬， 等. 雙碳目標(biāo)下鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望［J］. 建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展， 2022， 24（4）： 1-6， 23.

［2］ 郭兵， 紀(jì)偉東， 趙永生， 等. 多層民用鋼結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)［M］. 北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2005.

［3］ 暴偉， 周向前， 班敏， 等. 受拉T形連接件高強(qiáng)螺栓受力性能研究［J］. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)， 2016， 37（S1）： 380-387.

［4］ 劉秀麗， 王燕， 李美紅， 等. 鋼結(jié)構(gòu)T形連接高強(qiáng)度螺栓受力分析及數(shù)值模擬［J］. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2016， 33（2）： 63-70.

［5］ 李美紅， 王燕， 劉秀麗. 鋼結(jié)構(gòu)梁柱T型連接節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能分析［J］. 鋼結(jié)構(gòu)， 2015， 30（4）： 54-60.

［6］ 洪紹正， 梁中， 張?chǎng)? 梁柱平齊端板連接節(jié)點(diǎn)研究［J］. 工程與建設(shè)， 2022， 36（5）： 1223-1228.

［7］ 周向前. 基于彎矩分配的受拉T型連接高強(qiáng)螺栓受力性能［D］. 長(zhǎng)春： 吉林大學(xué)， 2017.

［8］ TARTAGLIA R， D’ANIELLO M， LANDOLFO R. The influence of rib stiffeners on the response of extended end-plate joints［J］. Journal of Constructional Steel Research， 2018， 148： 669-690.

［9］ KHANI R， HOSSEINZADEH Y， ASL M H. Investigating the prying force magnitude and location in the T-stub connection based on the energy method［J］. Engineering Structures， 2023，280： 115655.

［10］ANWAR A G， DINU F， AHMED M. Numerical study on ultimate deformation and resistance capacity of bolted T-stub connection［J］. International Journal of Steel Structures， 2019， 19： 970-977.

［11］張穎. 考慮加勁肋的受拉T型件力學(xué)性能研究［D］. 廣州： 廣東工業(yè)大學(xué)， 2021.

［12］張圣華， 柴昶. 端板連接節(jié)點(diǎn)中抗拉承載力和撬力計(jì)算的探討［J］. 鋼結(jié)構(gòu)（中英文）， 2022， 37（5）： 44-50.

［13］張凱， 劉二浩. 鋼結(jié)構(gòu)T型連接節(jié)點(diǎn)耗能能力分析， 2016，46（S1）： 305-307， 310.

［14］JGJ 82-2011 鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度螺栓連接技術(shù)規(guī)程［S］. 北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社， 2011.

［15］肖浪. 鋼結(jié)構(gòu)T型件力學(xué)模型研究及其在組件法中的應(yīng)用［D］. 四川綿陽(yáng)： 西南科技大學(xué)， 2022.

［16］GB/ T2975—2018 鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備［S］. 北京： 中國(guó)計(jì)劃出版社， 2018.

［17］GB/ T 228.1—2010 金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分：室溫試驗(yàn)方法［S］. 北京： 中國(guó)計(jì)劃出版社， 2010.