RBS型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接单调荷载试验研究

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美国的Northridge地震和日本的Kobe地震中钢框架节点出现了大量的脆性破坏,引起了工程界和学术界的广泛重视,有关钢框架节点的研究得到了不断的深入和完善。本文在前人研究的基础上,采用试验方法研究一种全新的后Northridge连接-节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接在梁端翼缘削弱时的基本力学性能,同时考察了钢框架边节点楼板对节点性能的影响。本文共设计了四个足尺节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的边框架节点试件,其中标准试件两个,RBS试件两个,每种节点形式又根据是否带楼板分为了纯框架节点和带楼板组合节点两种。所有试件根据我国现行规范中的相关规定进行设计,并参考美国规范AISC358对RBS节点的削弱参数进行验算。在试验前,采用ANASYS12.0进行非线性分析,验证了试验方案的合理性。通过单调加载试验,得到了各个试件的破坏模式和塑性铰出现及发展的规律,沿梁长度、宽度方向的应变分布及节点域和蒙皮板的应力分布情况,并通过数据处理得到试件的P Δ曲线、 M曲线、曲线、延性系数、梁端塑性转角。试验研究结果表明:经节点域箱形加强后的试件节点域始终处于弹性阶段,为强节点域形式;蒙皮板在与梁相连区域应力较大,为避免层间撕裂建议采用Z向钢;四个试件的塑性铰均出现在远离连接位置的梁端截面上,其中标准试件塑性铰距离节点域80-130mm,RBS试件塑性铰出现在最大削弱截面位置,距离节点域220mm;该弱轴连接形式具有较好的延性和较高的塑性转动能力,四个试件的延性系数均大于7,梁端塑性转角均大于0.06rad;对翼缘进行削弱会对试件承载力有一定影响,但是能够控制塑性铰出现的位置,进一步提高节点延性;目前工程常见做法的边框架节点中,由于钢筋的锚固不足,在设计时不能够考虑楼板的组合作用;目前《建筑抗震设计规范》中8.2.8条关于节点连接计算存在缺陷,在不进行梁端处理时无法满足“强节点弱构件”的要求,建议采用较高等级的焊条来保证焊缝连接处的强度。本文的研究内容是工字形柱弱轴连接形式的完善和补充,可为该节点形式的后续研究提供参考。
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