带侧板刚节点抗震性能研究

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1994年美国北岭地震和1995年的日本阪神地震中,传统的梁柱刚性连接发生了大量的脆性破坏。震后,人们对梁柱节点的可靠性提出了更高的要求,带侧板刚节点的出现给钢结构刚性连接的发展和设计带来了重大突破。这种节点有两个独特的创新:梁端与柱翼缘分离和全高度侧板的使用。梁柱之间的物理隔离,改变了传统节点的传力路径,消除了三轴应力集中,不仅能使塑性铰由节点处外移到梁上,而且可以消除传统刚节点的固有缺陷。分析了带侧板刚节点在低周反复加载试验中节点的破坏过程和破坏机理,得到了节点的滞回曲线和极限承载力。试验结果表明:此类节点具有良好的耗能能力和延性,并使塑性铰发生在梁上。利用有限元分析软件ANSYS,讨论了梁柱的尺寸、侧板厚度、盖板厚度、侧板长度和梁柱间隙对节点抗震性能的影响。分析结果表明:增大梁截面尺寸可以最有效地增大节点的初始刚度、屈服荷载和极限荷载;增大柱截面尺寸可以有效提高节点的延性和耗能能力;侧板厚度对节点力学性能影响很小;侧板长度的增加显著提高了节点的抗震性能;可以忽略盖板厚度和梁柱间隙对节点性能的影响。根据参数分析结果,利用最小二乘法拟合得到了带侧板刚节点的屈服荷载计算公式。将带侧板刚节点和传统全焊刚节点的抗震性能进行了对比分析,结果表明带侧板刚节点的的抗震性能全面优于传统全焊刚节点,是一种具有广阔应用前景的新型节点。
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