多層鋼框架梁柱連接節(jié)點(diǎn)抗震性能研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)以其明顯的優(yōu)勢(shì)在各類工程中得到越來越多的應(yīng)用，多層鋼框架結(jié)構(gòu)房屋已成為建筑業(yè)重點(diǎn)推廣的十大技術(shù)之一。地震區(qū)的多層鋼框架結(jié)構(gòu)需要具有較好的延性以滿足抗震設(shè)計(jì)的要求。發(fā)生在美國北嶺和日本阪神地震都發(fā)生不同程度的梁柱節(jié)點(diǎn)脆性破壞，可見梁柱節(jié)點(diǎn)在多層鋼框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位。因此，鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能的研究對(duì)多層鋼框架改善結(jié)構(gòu)延性、防止節(jié)點(diǎn)發(fā)生脆性破壞、提高結(jié)構(gòu)抗震能力有著重要的理論意義和工程意義。
　　改善鋼框架結(jié)

2、構(gòu)延性的做法之一是將塑性鉸的位置外移，從而提高結(jié)構(gòu)抗震能力。本文根據(jù)鋼框架強(qiáng)柱弱梁的抗震設(shè)計(jì)原則，按照有效控制梁上塑性鉸位置的思路，提出在梁腹板上開孔削弱的節(jié)點(diǎn)形式，進(jìn)行了反復(fù)荷載歷程下的五個(gè)試件的破壞試驗(yàn)，探討了梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)梁柱截面應(yīng)力分布規(guī)律、節(jié)點(diǎn)滯回性能、破壞模式及極限承載力，并利用ANSYS進(jìn)行計(jì)算和對(duì)比分析。結(jié)果表明，采用腹板開孔的節(jié)點(diǎn)形式，可以使梁的塑性鉸位置由梁根部向中部偏移，達(dá)到了有效控制塑性鉸位置的目的；同時(shí)，采用這

3、種節(jié)點(diǎn)構(gòu)造可以改變節(jié)點(diǎn)附近的梁截面應(yīng)力分布狀態(tài)，降低了節(jié)點(diǎn)脆性破壞的可能性，使節(jié)點(diǎn)的破壞模式從脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榱旱木植壳茐?，很大程度上改善了結(jié)構(gòu)的延性。
　　改善鋼框架結(jié)構(gòu)延性的另一種途徑是半剛性節(jié)點(diǎn)的研究與利用，半剛性節(jié)點(diǎn)是通過角鋼和連接件的變形吸收能量達(dá)到延性的目的。本文進(jìn)行了四個(gè)半剛性連接節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究，實(shí)測(cè)了構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變分布，分析了節(jié)點(diǎn)約束關(guān)系和滯回性能。研究發(fā)現(xiàn)，連接角鋼厚度和螺栓預(yù)拉力是保證半剛性節(jié)點(diǎn)剛度的重要因素

4、，梁腹板開孔對(duì)半剛性節(jié)點(diǎn)滯回性能的有一定的影響，且與開孔的位置及大小有關(guān)。
　　本文同時(shí)探討了節(jié)點(diǎn)剛度及塑性鉸位置對(duì)框架結(jié)構(gòu)延性的影響，結(jié)果表明通過在梁上合理控制塑性鉸位置，可以提高結(jié)構(gòu)的延性，而承載力也降低不多，這對(duì)于結(jié)構(gòu)提高抗震能力是一個(gè)很好的措施；對(duì)于半剛性節(jié)點(diǎn)的框架結(jié)構(gòu)，由于節(jié)點(diǎn)的剛度降低導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形增加，承載力有所下降，但延性可以明顯增加，提高了框架結(jié)構(gòu)在罕遇地震下抗震能力，而且節(jié)點(diǎn)剛度降低引起得結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度減小，相應(yīng)的

5、地震作用也減小了，這對(duì)結(jié)構(gòu)抗震也是有利的。因此對(duì)于半剛性節(jié)點(diǎn)研究關(guān)鍵在于如何保證合理的剛度值，即保證結(jié)構(gòu)承載力下降不多，也滿足結(jié)構(gòu)側(cè)向位移的要求，同時(shí)較大的提高了結(jié)構(gòu)的延性性能，最后通過算例說明半剛性框架結(jié)構(gòu)的變形特性，提出了設(shè)計(jì)建議。
　　此外，本文初步研究了節(jié)點(diǎn)域的應(yīng)力分布及塑性變形對(duì)節(jié)點(diǎn)延性的影響，通過試驗(yàn)與理論分析，得到了相關(guān)的結(jié)論，同時(shí)進(jìn)行了常規(guī)剛性連接節(jié)點(diǎn)連結(jié)失效破壞修復(fù)后的試驗(yàn)，探討了相關(guān)的力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，修補(bǔ)后