钢框架结构延性节点塑性铰外移的机理研究

摘要

随着超高层及大型建筑的逐步发展，钢结构以其轻质高强的特点而备受青睐。但是，在地震荷载作用下，钢结构的节点连接是最薄弱环节，钢材还没来得及发挥自己轻质高强的特点，结构已经发生了破坏。为此需要加强钢结构连接的强度，提高节点的延性性能。针对此问题已经有很多国内外学者提了多种延性节点类型，但是要选择一种合适的延性节点并给出相应的设计方法，就需要从延性提高的角度即塑性铰外移的本质出发进行相关剖析给出钢框架结构延性节点塑性铰外移的机理。
　　论文开篇总结归纳了延性性能的相关定义与评价指标，进而通过理论推导得到了相应截面类型延性系数的理论计算公式，论述了结构滞回性能及耗能能力的相关概念及评价指标，确立了本文对于钢框架结构延性节点塑性铰外移机理研究的评价目标及方法。
　　本文选用了腹板开孔式削弱型节点类型，用增量变刚度法对传统型钢框架结构模型和削弱型钢框架结构模型进行理论推导，对比两种结构的极限承载能力，和相应的破坏形式中塑性铰的位置，并给出了钢框架结构延性节点塑性铰外移的真正原因。
　　根据理论推导结果，设计相关的试验方案，用实验验证理论推导的准确性。同时通过试验研究延性节点的相关性能，同样根据试验结果揭示了钢框架结构延性节点塑性铰外移的机理，也给出了延性节点类型的框架结构与传统型框架结构性能的区别。并且在试验方案设计中开展了关于框架结构试验中平面外失稳装置的相关研究，成功解决了结构平面外失稳问题。
　　最后，本文通过试验和有限元结果对比来保证有限元计算的准确性，再用有限元计算手段研究削弱型节点钢框架结构模型与传统型钢框架结构模型的相关延性性能、滞回性能及耗能能力等。本文的研究成果为后续的钢框架结构延性节点类型设计和推广使用奠定了良好的基础。