BRB与方钢管混凝土框架钢梁连接节点的力学性能分析

摘要

近年来，屈曲约束支撑作为一种新型的耗能构件解决了传统支撑在受压时发生屈曲的问题，深受国内外学者和设计人员的欢迎。目前，关于屈曲约束支撑构件本身和屈曲约束支撑在钢结构中的应用研究已经取得不少成果，但是关于将其应用在新建的钢管混凝土结构中的研究较少。近来，屈曲约束支撑在日本和美国的应用趋势日益增加，在我国个别工程中也开始应用，但对于屈曲约束支撑在钢管混凝土结构当中的应用，目前还没有一套较成熟和完善的理论。
　　本文提出了一种新型结构体系--屈曲约束支撑方钢管高强混凝框架结构体系，尤其是对框架中屈曲约束支撑与钢梁的连接节点进行了设计和抗震性能的分析。
　　首先利用通用结构分析软件SAP2000对设计的三层三跨的屈曲约束支撑方钢管混凝土框架结构进行了多遇地震作用下的校核和罕遇地震作用下的静力弹塑性分析(pushover分析)。结果表明，在多遇地震作用下，所设计的屈曲约束支撑方钢管混凝土结构各层的层间位移角均满足结构抗震设计的要求；经Pushover分析可得到在罕遇地震作用下，结构的塑性铰出现的先后顺序为BRB、框架梁、框架柱，体现了强柱弱梁、支撑最弱的设计理念。
　　其次，利用大型通用有限元软件ABAQUS，在合理选择材料本构关系的基础上，建立了框架中的二层屈曲约束支撑与钢梁的连接节点模型(包括两类节点)，分别对两类节点模型进行了单调荷载作用下的应力发展过程、变形及承载力进行了研究和对比分析；然后根据影响参数的不同对24个节点模型进行了往复荷载作用下滞回性能分析，分别考察了节点板厚度、节点板钢材屈服强度及加劲肋厚度等参数对两类节点力学性能的影响，对不同参数下各节点的P-△滞回关系曲线及骨架曲线其进行了计算，结果表明，不同参数下屈曲约束支撑与钢梁的连接节点模型滞回曲线较为饱满、呈纺锤形、没有明显的刚度退化现象，具有良好的抗震性能；最后，考察了各参数对荷载-位移骨架曲线、刚度退化、位移延性、耗能性能等抗震性能进行较为深入的研究，其中对两类节点进行了对比分析。结果表明，两类节点各有优势，且均具有良好的抗震性能。
　　本文分析所得数据、方法和结论等可为工程设计提供参考，也为在方钢管混凝土框架结构中进一步采用屈曲约束支撑奠定了有限元基础，对推进屈曲约束支撑在我国的广泛应用具有重要的理论意义和实用价值。