焊接连接是钢结构主要的连接方式,在高层建筑中的应用十分广泛。高层钢结构梁柱焊接节点由于局部的应力集中效应和焊接缺陷,在风的作用下存在疲劳破坏的可能,对结构的正常工作和安全性能产生严重的威胁。因此,对结构的薄弱节点进行疲劳寿命预测,并通过减振控制手段延长焊接节点的疲劳寿命具有重要意义。本文采用理论计算、数值模拟、试验研究相结合的方法,主要针对疲劳裂纹萌生寿命,以名义应力和热点应力作为损伤参量,对高层钢结构减振控制前后梁柱焊接节点的疲劳性能开展研究,取得如下的主要成果:1、以黏滞流体阻尼器作为减振控制手段,通过ANSYS对梁柱焊接节点及其减振控制的节点进行有限元数值模拟。结合节点焊缝区局部应力沿翼缘宽度方向的分布图,得到梁翼缘外侧焊趾的应力近似呈现倒V字型分布的特征,内侧焊趾及焊根则近似呈W型分布特征,由此判断节点最易萌生疲劳裂纹的位置。通过ANSYS瞬态响应分析,验证了通过减振控制手段提高焊接节点疲劳性能这一思路的合理有效性,以及阻尼器输出力的速度相关性。以梁翼缘侧边点为代表,基于热点应力法对两种节点的高周疲劳寿命进行预测,结果表明随着荷载的增大,疲劳寿命以非线性的规律逐渐降低,阻尼器对节点疲劳寿命的延长效果显著,不同荷载幅值作用下,寿命延长倍数在2.5至15.3的区间内。2、对十字形对接接头Q345钢钢标准试件进行轴向高周疲劳试验,获得了试件的高周疲劳破坏特征,测定了满足97.7%保证率的特征参数C=3.98×1011,该结果较IIW推荐的参数偏保守。利用名义应力法、热点应力法对试件高周疲劳寿命进行评估,与试验结果对比表明,预测结果较实测寿命短,说明按照寿命预测结果进行构件的设计偏于保守和安全。对6个足尺梁柱焊接节点试件进行疲劳试验,获得了梁柱焊接节点焊缝疲劳破坏的特征,翼缘疲劳裂纹源主要有两处,一是位于梁翼缘焊缝侧边,二是位于梁翼缘焊缝中部焊接孔的附近,该现象与有限元模拟结果具有一致性,符合疲劳裂纹萌生的机理。黏滞流体阻尼器的减振控制使节点极限承载力明显提高,裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命得到延长,在相同位移幅值加载下,有阻尼器节点试件的作动力极值增大了10%~15%;节点焊缝区应力水平明显下降,随着试验加载速率的提高,效果越显著,与有限元模拟结果一致,符合黏滞流体阻尼器的耗能机理,体现了其速度相关性。3、建立高层钢结构整体尺度的模型以及考虑梁柱焊接节点的多尺度模型,分别开展风致疲劳分析,结果表明,在良态风作用下,梁柱焊接节点最短的疲劳裂纹萌生寿命为93年,达不到工程设计的建筑使用年限100年要求,考虑FAT36的名义应力预测方法使工程设计更偏保守。在超强台风作用下,梁柱焊接节点最短的疲劳裂纹萌生寿命仅为6天,有发生低周疲劳裂纹萌生的趋势,需在设计中引起重视。4、开展三类减振控制方式(黏滞流体阻尼器、调频质量阻尼器、金属剪切型阻尼器)下高层钢结构的风致疲劳研究,结果表明,黏滞流体阻尼器不同连接方式对焊接节点疲劳性能的影响有所不同;良态风作用下,阻尼指数是影响黏滞流体阻尼器延寿效果的主要因素,延寿效果随着阻尼指数的增大有降低的趋势,如需使斜杆支撑型连接下阻尼器相连节点的疲劳寿命提高,应将阻尼指数设计取大于0.45。在固定质量比为5%的情况下,TMD的频率比是影响延寿效果的主要因素,随着频率比的增大,TMD延寿比呈现先增大后减小的趋势,频率比达到0.9时,各节点的疲劳寿命达到最大值。采用金属剪切型阻尼器进行减振控制,各节点的延寿比达到13以上,但过大的附加刚度对结构整体抗震性能并不利,在工程设计中需引起重视。本文的研究工作和成果,可为高层钢结构焊接节点的疲劳寿命预测、结构抗疲劳设计提供参考和建议。