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地震循环载荷下钢结构梁柱焊接节点耗能与损伤行为的研究

李杰  
【摘要】: 由于钢结构具有重量轻、抗震性能好、工业化生产程度高和施工速度快等重要优点在工业生产领域得到广泛的应用,但是在美国Northridge和日本Kobe地震中,焊接钢结构的梁柱节点处出现了大量与焊接因素密切相关的脆断问题,因此,从焊接的角度对节点的抗震性能进行研究具有重要意义。 本文采用两种加载模式对各国建筑中经常使用的H-H型、H-B型、B-B型焊接节点进行有限元分析,求出了节点在模拟地震载荷作用下的响应。提出了耗能系数的概念,计算了三种不同形式的焊接接点在不同加载模式下的耗能系数,对各节点的耗能能力进行了对比研究。 基于节点的塑性应变,本文提出了焊接节点在地震循环载荷作用下的累积损伤模型,并计算了H-H型、H-B型、B-B型、狗骨式焊接节点在不同载荷模式下的累积损伤。在不改变节点基本 尺寸的情况下,研究了焊缝形状系数以及16Mn钢结构焊接节点的强度匹配效应对节点累积损伤的影响进行了研究。 研究了建筑常用钢16Mn和Q235B在地震载荷作用下的动态断裂韧度。进行了两种钢种焊缝和母材的常温动态、静态COD试验,加载速率分别为50mm/s、100mm/s和0.1mm/s,计算了不同条件下焊缝和母材的COD。计算结果表明,在常温下,随着加载速率的增大,16Mn钢焊缝和母材的CTOD值不断增大,但Q235B钢焊缝和母材的CTOD值不断降低,可以看出,常用建筑结构用钢Q235B的抗震性能较差。


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