局部构造对钢框架梁—柱刚性节点性能的影响分析

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钢框架结构的梁—柱刚性节点被认为具有良好的抗震性能,并已形成了较系统的设计方法。然而1994年的Nonhridge地震造成了大量刚性节点的脆性破坏,这些始料不及的破坏表明目前刚性结点的设计存在诸多问题。围绕节点的震害问题工程界开展了广泛的试验和理论研究,研究显示包括局部构造在内的诸多因素与节点的脆性断裂相关。 针对局部构造对栓焊混合刚性节点性能的影响,本文借助空间非线性有限元方法对其进行了分析研究。节点局部构造的变化主要考虑梁腹板上的焊接孔的长度和高度的改变,非线性分析包括了对材料非线性和几何非线性的考虑。本文通过三维四结点壳单元建立了梁—柱节点的有限元模型,有限元分析包含了单向和反复加载两种情况。本文的有限元研究详细阐述了焊接孔尺寸的变化对节点在非线性阶段抗震性能的影响。分析结果表明焊接孔长度的增大有效地降低了梁根部的对接焊缝和焊接孔切角端发生断裂的可能性,但过长的焊接孔长度将导致梁平面外稳定的丧失。对于常用的焊接孔长度较短的“标准型”节点,焊接孔高度的降低有利于减小节点在焊接孔切角端开裂的可能,而对于焊接孔长度增大的节点,焊接孔高度的降低则起到了相反的作用。在有限元分析结果的基础上,本文对刚性节点的抗震设计提出了建议。
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