RBS型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的抗震破坏机理及设计对策

来源 :长安大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:zhouyulong456
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Northridge和Kobe地震后,工程界对钢框架梁柱节点进行了大量的试验研究和理论分析,通过对节点进行加强或削弱来改善节点的抗震性能。RBS(Reduced Beam Section)节点属于一种新型后Northridge节点,能够很好地实现梁塑性铰的外移。在前人研究的基础上,对RBS型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的抗震破坏机理进行研究并提出相应的设计对策。研究分为试验研究和有限元分析两个主要部分,首先对新型RBS型试件进行低周反复荷载作用下的试验研究,分析其破坏形态、滞回性能、力学性能、耗能性能、延性和刚度退化等特性;其次应用ABAQUS有限元分析软件对试验进行模拟分析,验证有限元模型的正确性;然后建立3个系列33个有限元模型进行变参数研究,分析蒙皮板厚度、削弱参数和梁柱线刚度比对新型RBS型节点性能的影响;最后对两个工程节点RBS-1和RBS-2进行有限元分析,验证前文关于新型RBS型梁柱弱轴连接节点的设计方法和各参数取值的合理性。主要内容如下:(1)试验研究表明:新型RBS型试件在梁端削弱区域形成塑性铰,满足“强柱弱梁”的抗震设计要求。试验得到节点域的弹性剪切变形较小,说明新型RBS型节点的节点域属于“强节点域”的范畴。由于左侧梁对应的蒙皮板与柱加劲肋间焊缝过早开裂引起左侧梁的中和轴偏移50mm左右,且蒙皮板发生层间撕裂现象,建议蒙皮板采用Z向钢并保证施焊质量。为了提高新型RBS型试件的耗能、延性和刚度退化等抗震性能,实际工程中要选取合适的梁柱线刚度比并保证焊接质量。(2)有限元分析表明:蒙皮板厚度对新型RBS型梁柱弱轴节点蒙皮板上的应力影响较大,在实际工程中,蒙皮板厚度的取值要合理。各削弱参数和梁柱线刚度比对新型RBS型试件的承载能力、耗能性能和延性等性能具有不同程度的影响,应用新型RBS型梁柱弱轴连接节点进行工程设计时建议削弱区起点至蒙皮板表面的距离取(0.55-0.80)倍梁翼缘宽度,削弱区长度取(0.65-0.90)倍梁截面高度,削弱深度取(0.2-0.25)倍梁翼缘宽度,梁柱线刚度比不宜大于1.5。(3)对两个工程节点RBS-1和RBS-2分析表明:有限元分析结果验证了前文关于新型RBS型梁柱弱轴连接节点的设计方法以及相关参数的取值范围是合理的,该新型节点的设计方法可以应用到实际工程。
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