多層鋼框架梁柱連接節(jié)點抗震性能研究.pdf

1、鋼結構以其明顯的優(yōu)勢在各類工程中得到越來越多的應用，多層鋼框架結構房屋已成為建筑業(yè)重點推廣的十大技術之一。地震區(qū)的多層鋼框架結構需要具有較好的延性以滿足抗震設計的要求。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)點脆性破壞，可見梁柱節(jié)點在多層鋼框架結構抗震設計中占有非常重要的地位。因此，鋼框架梁柱節(jié)點抗震性能的研究對多層鋼框架改善結構延性、防止節(jié)點發(fā)生脆性破壞、提高結構抗震能力有著重要的理論意義和工程意義。
　　改善鋼框架結

2、構延性的做法之一是將塑性鉸的位置外移，從而提高結構抗震能力。本文根據(jù)鋼框架強柱弱梁的抗震設計原則，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)點形式，進行了反復荷載歷程下的五個試件的破壞試驗，探討了梁柱節(jié)點區(qū)域內(nèi)梁柱截面應力分布規(guī)律、節(jié)點滯回性能、破壞模式及極限承載力，并利用ANSYS進行計算和對比分析。結果表明，采用腹板開孔的節(jié)點形式，可以使梁的塑性鉸位置由梁根部向中部偏移，達到了有效控制塑性鉸位置的目的；同時，采用這

3、種節(jié)點構造可以改變節(jié)點附近的梁截面應力分布狀態(tài)，降低了節(jié)點脆性破壞的可能性，使節(jié)點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構的延性。
　　改善鋼框架結構延性的另一種途徑是半剛性節(jié)點的研究與利用，半剛性節(jié)點是通過角鋼和連接件的變形吸收能量達到延性的目的。本文進行了四個半剛性連接節(jié)點的試驗研究，實測了構件的應力應變分布，分析了節(jié)點約束關系和滯回性能。研究發(fā)現(xiàn)，連接角鋼厚度和螺栓預拉力是保證半剛性節(jié)點剛度的重要因素

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

5、地震作用也減小了，這對結構抗震也是有利的。因此對于半剛性節(jié)點研究關鍵在于如何保證合理的剛度值，即保證結構承載力下降不多，也滿足結構側(cè)向位移的要求，同時較大的提高了結構的延性性能，最后通過算例說明半剛性框架結構的變形特性，提出了設計建議。
　　此外，本文初步研究了節(jié)點域的應力分布及塑性變形對節(jié)點延性的影響，通過試驗與理論分析，得到了相關的結論，同時進行了常規(guī)剛性連接節(jié)點連結失效破壞修復后的試驗，探討了相關的力學性能。研究發(fā)現(xiàn)，修補后