單層單跨變截面門式剛架結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)整體抗震性能研究.pdf

1、輕型門式剛架結(jié)構(gòu)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和抗震性能,在低層建筑中應(yīng)用廣泛。由于自重較輕,地震作用力較小,人們對(duì)于該結(jié)構(gòu)的抗震研究較少。但在后來的一些強(qiáng)烈地震中,結(jié)構(gòu)局部仍然會(huì)發(fā)生一定程度的破壞,嚴(yán)重的局部變形甚至?xí)鹫w結(jié)構(gòu)的倒塌,這引起了人們對(duì)其抗震性能研究的重視。
　　本文對(duì)1/2縮尺模型端板豎放、平放、斜放螺栓連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行滯回試驗(yàn)研究,每種節(jié)點(diǎn)形式3個(gè)試件。試驗(yàn)得到了節(jié)點(diǎn)的荷載-位移曲線、骨架曲線、剛度退化和螺栓內(nèi)力分布情況。研

2、究表明:三種形式節(jié)點(diǎn)的破壞模式基本相似,均為距梁端約1.5倍梁大頭截面高度位置翼緣發(fā)生局部屈曲,構(gòu)件承載力達(dá)到峰值后迅速下降,呈脆性破壞形式。試件的荷載-位移滯回曲線飽滿程度不高,說明其塑性發(fā)展較小,耗能能力較差,地震作用下不能利用其塑性耗能能力,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按彈性階段考慮。端板厚度和螺栓強(qiáng)度對(duì)節(jié)點(diǎn)剛度影響較大,端板越厚,螺栓強(qiáng)度越高,節(jié)點(diǎn)剛度越大。但進(jìn)入彈塑性階段,端板越厚其剛度退化速度越快。綜合考慮三種節(jié)點(diǎn)的抗震性能,建議設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考

3、慮使用端板豎放形式?？傊?按“規(guī)程”設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)可滿足了“強(qiáng)節(jié)點(diǎn),弱構(gòu)件”的抗震設(shè)計(jì)理念要求。
　　本文同時(shí)對(duì)1/3縮尺模型柱腳鉸接端板豎放節(jié)點(diǎn)的整體門式剛架結(jié)構(gòu)進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)研究,剛架的破壞模式為形成3個(gè)“屈曲鉸”的機(jī)構(gòu):2個(gè)鉸位于梁的兩個(gè)端部,1個(gè)位于梁跨中截面薄弱處;試驗(yàn)得到了結(jié)構(gòu)的滯回曲線、骨架曲線、剛度、剛度退化及水平位移情況,并利用底部剪力法對(duì)其地震承載力進(jìn)行驗(yàn)算。結(jié)果表明:雖然該結(jié)構(gòu)延性、耗能能力較低,難以利用其塑性變

4、形提高抗震性能;但由于結(jié)構(gòu)自重輕,地震作用力小,仍可較好滿足抗震設(shè)防要求。通過應(yīng)變數(shù)據(jù)的分析,發(fā)現(xiàn)塑性階段,近、遠(yuǎn)端梁應(yīng)變差異較大,并分析了影響結(jié)構(gòu)整體性能的因素,如局部屈曲、蒙皮效應(yīng)、楔率、翼緣寬厚比及腹板高厚比等。
　　本文通過有限元軟件對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行驗(yàn)證,并分析了試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮徒Y(jié)構(gòu)的抗震性能,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)分析,包括翼緣寬厚比、腹板高厚比和楔率對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):梁翼緣寬厚比、腹板高厚比及楔率主要影響結(jié)構(gòu)的承載

5、力和耗能情況;柱翼緣寬厚比、腹板高厚比及楔率主要影響結(jié)構(gòu)初始剛度、退化剛度和位移情況。在有限元參數(shù)分析結(jié)果上,擬合得到結(jié)構(gòu)屈服荷載、峰值荷載與破壞荷載之間的計(jì)算公式以及退化剛度、負(fù)剛度與初始剛度之間的計(jì)算公式。同時(shí),本文提出了一種提高門式剛架整體抗震性能的支撐形式,有限元分析表明:帶支撐結(jié)構(gòu)比未設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)承載力提高10％以上,耗能能力提高1.8倍。
　　在強(qiáng)化雙線性模型以及端板豎放節(jié)點(diǎn)滯回試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,建立了該節(jié)點(diǎn)的M-θ簡(jiǎn)化模