钢框架非对称腋板加强型节点抗震性能研究

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加强型钢框架梁柱连接节点是近年来国内外专家研究的热点,其工作原理是对梁端截面进行加强,使得塑性铰在远离梁柱翼缘连接焊缝的加强段端部出现,有效地保护节点薄弱部位,提高节点抗震性能,从而达到“强节点弱构件”的设计理念。本文设计了3个十字形非对称腋板加强型节点试件,对其进行了循环荷载作用下的试验研究,并进行了有限元数值模拟,综合对比了试验研究与有限元分析得到的破坏形态、延性性能以及耗能能力等抗震性能。并以其中一个节点试件为基本试件,通过改变其腋板厚度、梁端腹板加劲肋厚度以及焊缝通过孔尺寸等参数建立了7个有限元模型,对比分析了这些构造参数对节点力学性能的影响。得出主要结论如下:1、3个十字形非对称腋板加强型节点试件在循环荷载作用下均未发生整体失稳现象,但其中两个节点出现了脆性破坏,主要原因是由于在梁腹板焊缝通过孔处尺寸过大,导致该区域出现较大应力集中现象,且衬板与梁上翼缘的焊接热影响区使得钢材变脆,从而使得试件在该区域发生了脆性断裂。2、有限元分析得到的节点破坏形态与试验结果较一致,验证了有限元模拟结果的可靠性与准确性,但节点的滞回性能、耗能能力以及刚度退化等性能与试验结果存在较大差异,这是由于试验过程中存在试件加工缺陷、构件初始偏心、焊缝质量缺陷、焊接残余应力等偶然因素,以及荷载偏心、位移计灵敏度相对较小、钢梁端部与侧向支撑的摩擦力及竖向千斤顶与试件节点的摩擦力等因素的影响所致。3、因非对称腋板加强型节点的塑性铰外移机制情况不够理想,故建立对应的对称腋板加强型节点模型与之对比,研究表明,采用对称腋板加强节点,其塑性铰外移机制更有效。4、通过改变腋板厚度、梁端腹板加劲肋厚度以及焊缝通过孔尺寸等参数,对节点力学性能进行有限元模拟分析。得出,腋板厚度的变化对节点力学性能影响很小,梁端腹板加劲肋厚度及焊缝通过孔尺寸的变化对节点的延性系数及塑性转角等力学性能影响均较大。
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