鋼框架梁柱腹板連接在循環(huán)荷載作用下的滯回性能及抗震設(shè)計對策.pdf

1、在Northridge和阪神地震中鋼結(jié)構(gòu)框架梁柱連接發(fā)生了大量破壞，此后世界范圍內(nèi)對梁柱連接的受力性能展開了廣泛研究，但對鋼框架梁柱腹板連接抗震性能的研究甚少。鋼結(jié)構(gòu)框架一般縱橫兩個方向均為框架，梁柱腹板連接非常普遍，構(gòu)造和受力性能與翼緣連接不同，而且理論分析和設(shè)計更為困難，研究鋼框架梁柱腹板連接在循環(huán)荷載作用下的受力性能和破壞機理并提出抗震設(shè)計對策，具有重要的理論意義和重大的工程應用價值。 本文考慮大變形、大應變、螺栓預拉力及

2、螺栓處的接觸滑移、材料的強化和軟化，采用Mises屈服準則、雙重非線性空間單元，建立的非線性有限元模型能夠比較精確地模擬梁柱腹板連接在循環(huán)荷載作用下的受力性能。在用本文確立的材料、幾何和狀態(tài)三重非線性有限元方法計算的結(jié)果和試驗結(jié)果驗證后，對18個系列59個梁柱腹板連接試件在單調(diào)荷載作用下的受力性能和循環(huán)荷載作用下的滯回性能進行了非線性有限元模擬和分析研究，這在國內(nèi)外尚屬首次。從滯回曲線可知，大多數(shù)試件的塑性轉(zhuǎn)角在0.024～0.028r

3、ad之間。根據(jù)計算結(jié)果，對梁柱腹板連接的應力分布、對接焊縫在循環(huán)荷載作用下的破壞機理進行了分析研究，表明：梁翼緣對接焊縫在強震中脆斷的根本原因是兩端存在著嚴重的應力集中且在大位移下處于三向同號應力狀態(tài)；剪切板邊緣處的梁截面是受連接影響最大且是梁受力最大的截面；由于梁腹板切角造成幾何外形不連續(xù)等因素使得連接附近梁截面應力分布與經(jīng)典梁理論誤差較大，剪切板和連接附近梁腹板上的剪應力沿高度呈反向拋物線分布，兩端存在嚴重的應力集中且處于復雜應力狀

4、態(tài)。本文系統(tǒng)地研究了柱翼緣厚度、柱翼緣寬度、梁截面高度、梁翼緣厚度、柱軸向壓力、高強螺栓的預拉力、梁的跨度、鋼材的屈服強度、焊縫的屈服強度、梁翼緣連接板的厚度和伸出長度、柱設(shè)置加勁板肋的情況、焊接襯板的處理方法等參數(shù)的變化對梁柱腹板連接受力性能影響，并對中間節(jié)點、弱梁連接進行了計算和分析，得到了一系列重要結(jié)論，給出了剪切板的強度計算公式、柱軸壓比與連接承載力的關(guān)系式等，填補了國內(nèi)外在這個領(lǐng)域研究的空白。根據(jù)研究結(jié)果，提出了改善鋼框架梁柱