翼缘板加强型节点低周反复荷载试验研究

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在1994年美国北岭(Northridge)地震和1995年日本阪神(HanshinAwaji)地震中,常规的钢框架梁柱节点产生了大量的脆性破坏。震后世界各国专家进行了大量的试验研究和理论分析,并提出了多种新型延性节点,包括加强型延性节点和削弱型延性节点。本文研究的翼缘板加强型节点属于加强型延性节点。翼缘板加强型节点的工作原理是:通过在梁端焊接加强板以提高梁端的截面塑性抵抗矩,使梁端塑性铰的位置外移,远离受力复杂且脆弱的梁柱翼缘连接焊缝,达到提高节点延性,避免节点脆性破坏的目的。本文依据美国规范FEMA-350和国内相关规范的设计方法与构造要求,设计了4个缩尺比例为1/2的钢框架翼缘板加强型节点试件,进行翼缘板加强型节点在低周往复循环荷载作用下的试验研究,分析加强板长度和厚度的变化对节点抗震性能的影响。试验现象表明:4个翼缘板加强型节点试件均在加强板外侧约1/3倍梁高位置形成塑性铰,远离柱翼缘,保护了梁柱节点连接焊缝,属于延性破坏。通过对4个试件的试验数据分析得出:(1)4个试件均具有良好的抗震性能。滞回曲线丰满,滞回面积比较大,节点的塑性转角均大于3%rad,总转角均大于5%rad,延性系数大于3.0,达到抗弯钢框架抗震性能良好的最低标准。(2)在加强板一定长度范围内,随着加强板长度的增加,试件的极限承载力会有明显的提高,但延性和耗能性能减弱。(3)加强板长度越短,节点承载力越小,耗能能力越强,但长度过短时,塑性铰不能有效地外移,因此建议加强板长度取值范围为(0.5~0.8)倍梁高。(4)在加强板一定厚度范围内,随着加强板厚度的增加,试件的极限承载力无明显变化,但延性和耗能性能减弱。(5)随着加强板厚度的增加,节点承载力无明显变化,延性和耗能能力却有所减弱,所以加强板厚度不宜过大。因此建议加强板厚度取值范围为(1.0~1.3)倍梁翼缘厚度。
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