单边T形屈曲约束钢梁柱节点抗震性能研究

作     者：李永超 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曲冰;侯和涛

授予年度：2019年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：试验 抗弯节点 单边 防屈曲约束 快速修复 

摘      要：钢梁柱连接节点一直是钢结构设计中的关键部位,承当着传递弯矩和剪力的作用,同时在地震中耗散能量。而在1994年的北岭地震和1995年的阪神地震中,传统的钢梁翼缘焊接腹板栓接的节点没有如人们所预期的那样表现出足够的延性。随后,通过众多的试验与研究,研究者们提出了一系列节点来提高钢框架的性能,包括削弱型节点和加强型节点等。虽然这些节点都提高了钢框架的抗震性能,但它们均未提供快速方便的震后修复功能。本文提出了一种新型的钢梁柱连接节点,在其钢梁下翼缘设置有一块T形屈曲约束元件。需要注意的是,具有满意的耗能能力的T形屈曲约束元件在辛普森公司的强连接框架节点中已经有所研究。相较于辛普森公司的节点和其他一些现存类型的钢框架节点,本文所研究的单边节点在震后进行检查和修复时,完全不需要移除节点上方的钢筋混凝土楼板,更不需要更换钢梁和钢柱,可实现快速便捷的震后修复。本文共设计了 11组试验试件来调查和探讨此种节点在荷载作用下的塑性行为和可更换性能,分别研究了T形板切割工艺、切割形状、不同设计假定对节点性能的影响。试验结果表明,合理设计的节点,在地震荷载作用下,转角可达到0.04rad以上且强度下降小于峰值强度的20%。此外,本文对试验试件进行了ABAQUS有限元建模分析,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型的准确性。而后,通过参数分析研究了T形板腹板与钢梁翼缘间摩擦系数、T形板腹板削弱深度、防屈曲约束盖板与T形板腹板间隙以及防屈曲约束盖板厚度等参数对节点性能产生的影响。最后,基于试验结果,本文提出了一个通过手算就能确定节点骨架曲线的计算模型。计算模型与试验结果能够很好的符合,可以用于工程实践。本文的试验研究中采用了辛普森紧固件公司所有的技术和产品。辛普森公司并没有授权、资助或背书本文研究。本研究试件中的T形耗能元件没有按照AISC 358-16第12章中对辛普森紧固件产品的相关要求进行设计、加工、测试。因此,本文的试件试验结果并不能反映辛普森公司产品的品质和行为。本文的设计建议和结论也不代表辛普森公司的观点。