不同构造形式延性节点的钢框架损伤退化滞回性能有限元分析.docVIP

  不同构造形式延性节点的钢框架损伤退化 滞回性能有限元分析# 董立婷，王燕** 5 10 15 20 25 （青岛理工大学土木工程学院，青岛 266033） 摘要：针对空间钢框架在低周反复荷载作用下的滞回性能、破坏机理、损伤退化性能进行了 有限元分析等。研究结果表明：加腋型节点钢框架可以有效降低梁柱翼缘连接焊缝处应力， 与其它构造形式节点相比，其耗能能力最强；翼缘板加强型节点可使梁柱翼缘焊缝处应力降 低约为 20%。不同构造形式节点钢框架在低周反复荷载作用下承载力化正负向退化不一致； 刚度退化曲线差别很小，钢框架节点形式的构造差异对其刚度退化曲线影响不显著。 关键词： 结构工程；延性节点；空间钢框架；有限元；损伤退化 中图分类号：TU391 Hysteretic Behavior Finite Element Analysis Based on Damage and Degradation of Different Forms Enhanced Ductile Nodes in Steel Frames DONG Liting, WANG Yan (School of Civil Engineering,Qingdao Technological University,Qingdao 266033) Abstract: Hysteretic behavior,failure mechanism, degraded performance of Space steel frames were analyzed under the cyclic loading. The results showed that: Compared to the spatial steel frame with ordinary node, the spatial steel frame with axillary enhanced node have reduced stress at beam flange weld and have best energy dissipation capacity; the spatial steel frame with flange plate enhanced node can reduce the stress at beam flange weld 20% approximately.Loading capacity degradation varies in different steel frame models, stiffness degradation behaves more consistently. Stiffness degradation curve of different form of nodes in steel frame was not significant. Key words: structure engineering; ductile node; spatial steel frame; finite element; damage and degradation; 30 0 引言 在美国和日本发生两次大地震后，国外率先开始了对新型延性节点的研究，主要针对钢 框架节点的试验和有限元的分析 [1][2] ，整体空间钢框架的试验和有限元分析较少 [3]-[6] ，对于 延性节点的研究成果是否完全适用于框架，框架中楼板对梁的约束，楼面荷载及柱子累积轴 35 40 力产生的二阶效应、空间框架的受力问题，在单纯的节点研究中未考虑进去。所以考虑到钢 框架的大量广泛应用及抗震延性设计的要求，有必要对新型延性节点钢框架的整体受力，破 坏过程及抗震性能做研究。可为新型延性节点钢框架的设计及工程应用提供理论分析依据。 本文在已有的新型延性节点和延性钢框架的研究基础上，选取对称加腋节点、翼缘过渡 板加强型节点、圆弧扩翼型节点、圆弧削弱型节点空间钢框架，如图 1 所示，编号分别为： SHF 钢框架、FPF 钢框架、WFF 钢框架、RBF 钢框架，与普通节点（OSF）钢框架作对比， 建立有限元模型，并进行低周反复加载，比较它们的破坏过程及抗震性能。各节点的详细尺 基金项目：国家自然科学基金；教育部高等学校博士学科点专项基金资助（20103721110003） 作者简介：董立婷（1989-），女，硕士研究生，从事钢结构设计理论研究 通信联系人：王燕（1957-），女，教授，博士，从事钢结构设计理论研究. yanwang123@qtech.edu.cn -1- 寸如图 2 所示。   （a）空间钢框架示意图 （d）③WFF 节点详图