高层钢框架结构节点设计试验研究

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随着经济的稳步发展,钢结构以其特殊的性能得以广泛的应用。但在1994年美国的北岭地震和1995年日本的阪神地震中,曾经被认为具有良好抗震性能的钢框架的梁柱连接处发现了大量的脆性断裂现象。因此,对钢框架梁柱连接节点抗震性能的研究显得尤为重要。本文首先介绍了钢框架梁柱连接节点的基础理论,包括连接节点的分类、连接节点的构造,以及目前设计规范对连接节点的基本规定等。其次,从设计角度出发,分析了常用3种梁柱节点的设计方法,指出梁柱刚性连接节点设计中存在的问题及其正确的设计方法。最后,本文对带加强悬臂梁段拼接的刚性梁柱连接节点进行了四个试件的循环加载试验,详细阐述了这种连接形式在循环荷载作用下的试验现象。试验结果表明:拼接处的应力远大于梁柱焊缝连接节点,达到了在梁上合适位置形成塑性铰的目的,从而设计成延性框架,提高框架结构的抗震耗能能力。带加强悬臂梁段拼接的节点形式,施工质量容易控制,施工进度快,具有良好的受力和抗震性能、较好的耗能能力等优点。在美国和日本的多高层房屋和工业厂房中有着广泛的应用,也是我国高层钢结构技术规程和建筑抗震设计规范的推荐形式。但由于传统上一直按照与梁截面等强来进行抗震设计,没有进行较多的研究,其抗震优势没有得到应有的发挥。对这种连接形式在循环荷载作用下进行试验研究,并提出抗震设计建议,具有重大的工程意义,也为进一步的研究奠定基础。
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