节点域刚度及其对钢框架层间侧移的影响

摘要

在1994年的北岭地震(Northridge Earthquake)和一年后发生的阪神地震(KobeEarthquake)中，很多建筑坍塌并损毁，经过调查研究发现其中大部分是因为梁柱刚接节点处的脆性破坏所致。这完全颠覆了人们心中刚接节点的强度高、延性好的印象。工程界和学术界不得不想尽办法增加节点的延性，来提高其抗震耗能能力，但在增加节点延性的同时也使节点域的变形增加，这对层间侧移的增加不可忽略，对节点及结构性能都产生重要影响。
　　 国内外已有很多对于梁柱节点域剪切变形的研究，尤其对于节点域弹性变形的研究和计算以已较成熟，已经有了统一的计算方法。但由于节点域进入塑性后变形情况较为复杂，对于节点域的塑性剪切变形的计算却没有一致的公论，很多研究者提出了不同的计算方法和模型。
　　 本文重点针对前面的种种情况，研究梁柱节点域的剪切变形计算。在前期研究的基础上，考虑节点构造形式、框架跨度、跨数、层高、梁柱节点域厚度以及强柱系数等多个不同情况，首先通过理论分析，讨论了梁柱节点剪切变形计算的简化方法，之后用试验和有限元模拟分别进行研究，根据分析结果对其计算方法进行了改良，提出了新的公式，使之计算精度更高，适用范围更广，并设计了五组共十五个试件进行ANSYS有限元验证。
　　 目前，规范已有节点弹性阶段剪切变形计算方法，但完整的节点整个弹性、弹塑性、塑性变形计算方法并不多见，本文对节点刚度及其变形的研究可以说有一定理论和工程意义。