鋼框架結(jié)構(gòu)新型耗能梁柱節(jié)點的抗震性能和設(shè)計方法.pdf

1、北嶺地震之后，人們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)鋼框架梁柱連接發(fā)生了大量的脆性斷裂。震后，國內(nèi)外學(xué)者對改進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點展開了諸多的研究，目前，改進(jìn)梁柱剛性連接受力性能的方法主要有梁端削弱式節(jié)點和梁端加強(qiáng)式節(jié)點兩種，這兩種節(jié)點雖然能夠成功轉(zhuǎn)移塑性鉸并避免連接處焊縫的脆性破壞，但是震后的修復(fù)卻是很難實現(xiàn)的。為此，本文設(shè)計了一種新型耗能節(jié)點，采用帶懸臂梁段拼接的節(jié)點形式使塑性鉸形成在削弱處，拼接處兩段梁的翼緣和腹板分別由兩塊鋼板焊接在一起，地震作用下，塑性變形僅發(fā)生

2、在這四塊鋼板上，梁柱主體構(gòu)件始終保持在彈性范圍內(nèi)，僅替換破壞的鋼板結(jié)構(gòu)即可正常使用。通過理論分析的方法和ABAQUS有限元數(shù)值模擬，對新型耗能節(jié)點的性能和構(gòu)造形式進(jìn)行了探討，提出了新型節(jié)點的設(shè)計方法;利用數(shù)值模擬分析新型節(jié)點的性能及合理的構(gòu)造;同時對影響其抗震性能的各個因素進(jìn)行討論。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)針對新型耗能節(jié)點僅耗能板發(fā)生塑性變形而梁柱主體構(gòu)件始終保持在彈性范圍內(nèi)的要求，對耗能板的尺寸進(jìn)行了理論分析，得出了耗能板

3、尺寸限值公式。為避免新型耗能節(jié)點耗能裝置發(fā)生整體失穩(wěn)的破壞模式，對矩形外套所需的強(qiáng)度進(jìn)行了推導(dǎo)，得出了矩形鋼外套梁柱節(jié)點耗能裝置強(qiáng)度設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。針對C形外套節(jié)點的構(gòu)造形式，得出了耗能板與C形外套預(yù)留縫隙的最小值。
　　(2)采用有限元軟件ABAQUS對新型節(jié)點構(gòu)件進(jìn)行了靜力荷載作用下的有限元分析。分析了三種構(gòu)造節(jié)點的荷載-位移曲線、應(yīng)力分布等，發(fā)現(xiàn)其均能將塑性鉸控制在耗能裝置處且能夠使梁柱主體構(gòu)件始終保持在彈性范圍內(nèi)，有限元模擬發(fā)

4、現(xiàn)帶矩形外套的耗能節(jié)點能夠承受更大的力;新型耗能節(jié)點的承載力隨著墊板厚度的增大、耗能板自由長度的減小以及鋼外套厚度的增大而增大;有外套耗能節(jié)點的承載力隨著耗能板與鋼外套間隙的減小而增大，但間隙過小時，矩形外套耗能節(jié)點的梁會部分進(jìn)入塑性。
　　(3)對新型耗能節(jié)點進(jìn)行往復(fù)荷載作用下的數(shù)值模擬分析。發(fā)現(xiàn)矩形外套節(jié)點與C形外套節(jié)點耗能能力相比差別不大，但要稍好一些，無外套節(jié)點的耗能最差;隨著耗能板寬厚比的減小、自由長度和間隙的減小以及耗