北嶺地震中傳統(tǒng)鋼框架梁柱節(jié)點發(fā)生了大量的脆性破壞。為了防止脆性破壞的發(fā)生,研究人員通過設計將塑性鉸遠離梁端,并提出了相應的節(jié)點形式:梁端加強型節(jié)點、梁端削弱型節(jié)點和設置阻尼器的節(jié)點形式。這些節(jié)點形式能夠有效防止脆性破壞發(fā)生,但也存在一些缺陷包括:節(jié)點屈服后承載力有較大幅度的下降;無法有效控制節(jié)點塑性區(qū)域的范圍,震后結構難以修復。為了克服這些缺陷,本文提出了一種新型耗能梁柱節(jié)點:在靠近梁端處將梁打斷并通過耗能段螺栓連接,耗能段翼緣處的耗能板作為主要耗能構件設置有外套約束。為了探究新型耗能梁柱節(jié)點的抗震性能,本文進行了以下探究:(1)對新型耗能梁柱節(jié)點進行了理論設計,包括力學指標和耗能構件的尺寸。通過建立節(jié)點的幾何模型和承載力模型,給出了新型耗能梁柱節(jié)點的力學指標,包括極限承載力、屈服力、屈服位移和初始剛度。為了滿足耗能梁柱節(jié)點的設計預期,給出了關鍵耗能構件尺寸的設計公式,包括耗能板的橫截面積、耗能板自由變形長度、外套厚度、外套與耗能板的間隙和腹板連接板橫截面尺寸。(2)對六種形式的節(jié)點循環(huán)加載,并對其承載能力以及耗能性能進行對比分析。試驗結果發(fā)現(xiàn):新型耗能節(jié)點能夠保證在0.05轉角下梁柱處于彈性,承載力在試件屈服后能夠保持穩(wěn)定,具有良好的耗能能力;與傳統(tǒng)梁柱節(jié)點相比,新型耗能節(jié)點的承載力和初始剛度有一定的下降;外套對耗能板的約束作用能有效保證節(jié)點屈服后承載力的穩(wěn)定;新型耗能節(jié)點腹板連接板采用鋼鉸連接時,耗能板的變形量更大,耗能能力更強;腹板連接板螺栓孔采用橢圓孔,節(jié)點剪切變形過大,耗能能力較差;新型耗能節(jié)點的耗能段采用螺栓連接和焊接連接時節(jié)點的性能基本一致,證明了耗能段螺栓連接的可靠性。(3)利用耗能節(jié)點的限元模型驗證了節(jié)點理論設計并提出了四種節(jié)點破壞模式:耗能板中部斷裂、耗能板與墊板凸出段連接處斷裂、外套端部處耗能板斷裂、腹板連接板邊緣斷裂。節(jié)點模型參數(shù)討論表明:耗能板的自由變形段長度越大,耗能板的極限應力越小,屈曲波數(shù)量越多,應力越均勻;耗能板的寬厚比對節(jié)點性能基本沒有影響;耗能板橫截面積越大、外套厚度越大,節(jié)點承載力越高;耗能板與外套的間隙越小,能夠提高節(jié)點的屈服力和耗能能力;腹板連接板寬度主要影響節(jié)點抗彎承載力,腹板連接板厚度主要影響節(jié)點抗剪承載力。(4)利用SAP2000對設置有新型耗能梁柱節(jié)點的三種層數(shù)的鋼框架進行了pushover分析和動力彈塑性時程分析,結果表明耗能節(jié)點能夠有效降低結構頂層位移、結構最大層間位移角、基底反力和結構殘余變形。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU352.11;TU391

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