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《西安建筑科技大学》 2008年
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钢框架梁翼缘削弱型节点的试验研究及理论分析

郁有升  
【摘要】: 钢框架梁翼缘削弱型节点(RBS)是将塑性铰外移的一种典型节点形式,在距梁端一定距离将梁的上下翼缘进行削弱,迫使塑性铰的位置离开受力复杂且脆弱的焊缝外移至梁上,达到减少节点脆性破坏可能性、提高节点延性的目的。本文针对梁翼缘圆弧式削弱型节点开展了试验和数值分析两方面的研究工作。 研究了圆弧式削弱型节点在循环荷载作用下的节点延性和滞回性能,共进行了6个大比例尺模型的拟静力加载试验,其中5个模型用于研究梁翼缘的削弱深度、削弱长度以及削弱起始点位置对RBS节点的破坏形态、极限荷载、最大塑性转角等特性。作为比较,还进行了一个普通全焊接节点的试验。试验结果表明,RBS节点与普通型梁柱节点相比较,具有良好的塑性变形能力和耗能性能。RBS节点试件的滞回曲线丰满,滞回环面积比较大;而普通型节点试件的滞回曲线显得扁长、不丰满。试验中5个节点的塑性转角都大于0.04rad,延性系数大于4.0,达到了抗弯钢框架连接塑性转角不小于0.03rad,延性系数不小于4.0的要求。分析结果表明:RBS节点比传统节点具有更强的耗能能力,可以在梁翼缘削弱区域形成塑性铰,避免梁根部应力发展导致梁柱连接焊缝出现脆性破坏,有利于实现抗震设计中“强节点弱构件”的思想。 采用ANSYS有限元软件对全焊接翼缘削弱型(RBS)节点试件和普通焊接节点试件进行了循环荷载以及静力荷载作用下的有限元分析计算。循环荷载作用下有限元分析的主要内容为:对试验中测试的六个试件建立了计算模型,进行了循环荷载作用下的三维非线性有限元分析,系统分析了梁翼缘削弱参数对翼缘削弱型节点受力性能的影响。讨论了梁翼缘的削弱深度、削弱长度、削弱起始位置不同对试件破坏形态、极限荷载、最大塑性转角、滞回性能等影响,并与试验结果进行了对比分析。静力荷载作用下有限元分析的主要内容为:对17个RBS节点试件和1个普通节点试件进行了静力荷载作用下的三维非线性有限元分析。重点分析讨论了梁翼缘削弱后梁应力分布规律以及翼缘削弱对试件承载力的影响,探讨了梁端塑性铰外移的有效性,讨论了削弱起始位移、削弱长度、削弱深度三参数对塑性铰形成的影响,对设计中计算RBS节点的极限荷载公式中的承载力系数C_(pr)做了讨论分析,并给出建议值。
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