鋼框架梁柱改進(jìn)型剛接節(jié)點(diǎn)抗震性能研究.pdf

1、1994年北嶺地震和1995年阪神地震后,許多鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)都出現(xiàn)了脆性破壞,實(shí)現(xiàn)塑性鉸外移成為此后國(guó)內(nèi)外鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)改進(jìn)的主要思想。改進(jìn)方式主要有加強(qiáng)型和削弱型,兩種方式都可以實(shí)現(xiàn)使塑性鉸遠(yuǎn)離梁端焊縫,從而達(dá)到保護(hù)梁端焊縫、提高節(jié)點(diǎn)延性及耗能能力的目的。但是兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),本文將兩種改進(jìn)方式結(jié)合起來(lái)。對(duì)鋼框架梁柱兩類加強(qiáng)和削弱并用節(jié)點(diǎn)和一類便于工程施工的加強(qiáng)型梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)和有限元分析兩方面的研究工作。
　　 本文一

2、方面對(duì)《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖》(01SG519)標(biāo)準(zhǔn)圖集中推薦的梁端加強(qiáng)式與削弱式并用的連接節(jié)點(diǎn)即栓焊擴(kuò)翼-狗骨型節(jié)點(diǎn)、焊接短梁擴(kuò)翼-狗骨型節(jié)點(diǎn)和蓋板加強(qiáng)-狗骨型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了低周往復(fù)的試驗(yàn)研究(3個(gè)構(gòu)件)；同時(shí)對(duì)鋼框架加強(qiáng)型梯形加寬擴(kuò)翼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)研究(1個(gè)構(gòu)件)；除此之外,又提出了三種梁端加強(qiáng)-螺栓全拼接節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行了試驗(yàn)研究(3個(gè)構(gòu)件)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析了各類鋼框架改進(jìn)型梁柱節(jié)點(diǎn)在循環(huán)往復(fù)荷載作用下的節(jié)點(diǎn)承載能力、塑性鉸發(fā)

3、展、塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力、耗能能力及延性等抗震性能。
　　 另一方面,采用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)三種類型7個(gè)試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了非線性有限元分析,分析中考慮了幾何非線性、材料非線性、接觸非線性、包辛格效應(yīng)、焊縫缺陷、高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力等多種因素的影響,并將有限元分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。另外本文對(duì)三種類型七個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了影響剛性節(jié)點(diǎn)抗震性能的各種因素進(jìn)行了大量的變參數(shù)有限元分析及加強(qiáng)和削弱并用節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)分析,以彌補(bǔ)試驗(yàn)的不足。在此基礎(chǔ)上,

4、提出了三種類型節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)建議。ABAQUS有限元分析得到的荷載一位移滯回曲線與試驗(yàn)滯回曲線吻合較好,構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)變形及塑性鉸的發(fā)展也與試驗(yàn)過(guò)程基本相同,驗(yàn)證了模型中采用的單元類型、材料本構(gòu)及強(qiáng)化準(zhǔn)則的可行性和合理性,為今后的相似研究的有限元分析提供了重要的參考依據(jù)。
　　 試驗(yàn)與理論分析結(jié)果表明,鋼框架梁端加強(qiáng)與削弱并用的剛性節(jié)點(diǎn)具有良好的塑性變形性能和耗能能力,且能夠充分發(fā)揮加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)和削弱式節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)；梯形加寬擴(kuò)翼節(jié)點(diǎn)同樣具有