新型组合钢梁-柱栓焊节点的滞回性能研究

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梁柱连接节点对钢框架的抗震性能有着重要的影响,美国北岭地震和日本阪神地震中都有大量的传统刚性节点发生了脆性破坏的现象,为了避免在梁端形成塑性铰之前梁柱节点发生破坏,学术界提出了两类改进型的延性节点:“加强型”和“削弱型",并在工程中得到了广泛应用,但这些节点构造复杂,费用较高。另一方面,随着高强度钢材应用的逐渐推广,钢材的塑性变形能力降低,同时降低了抗震耗能的效果。本文提出了一种新型组合钢梁-柱栓焊节点,即在梁端的适当位置采用低强度钢腹板(厚度不变),翼缘和其余部位腹板仍旧全部采用高强度钢,目的是低强度钢腹板所在的梁截面能够在强烈地震作用下形成塑性铰,并充分耗能。本文首先根据在竖向和水平荷载共同作用下框架梁的内力分布特点,分别确立了低强度钢腹板的设定位置与长度范围,同时将低强度钢的屈服点作为研究参数。然后采用有限元软件对12个试件分别进行了单向加载和循环加载数值模拟分析,探讨了低强度钢腹板位置、低强度钢腹板长度和低强度钢腹板屈服强度等参数对节点的受力性能和抗震性能的影响。研究发现:采用低强度钢腹板可以实现预期性能,在节点延性和耗能能力得到提升的同时,承载能力降幅很小,低强度钢腹板所在的梁截面可以形成塑性铰,保护了梁柱节点:低强度钢腹板的最佳位置是0.5~0.75倍梁高;低强度钢腹板的长度宜取1.5~2.0倍梁高:低强度钢腹板的屈服强度对节点性能影响较大,低强度钢与高强度钢的屈服点比值宜在0.6~0.7之间;且为达到塑性铰外移的目的,低强度钢腹板处不宜设置加劲肋。
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