高层建筑钢结构狗骨式节点性能研究

摘要

钢结构较之于使用其他材料的结构具有优越的抗震性能。其中，钢框架结构一直以来被认为是理想的抗震结构体系，从20世纪70年代开始，钢框架结构在工程界，特别是美国和日本等地震多发区域，得到了广泛的应用。 钢框架结构的梁-柱连接多按刚性连接设计，主梁与柱的刚性连接是具有足够刚度，能使所连接的构件间夹角在达到承载能力之前是实际不变的接头，其连接强度应不低于被连接构件的屈服强度。但是，1994年的美国Northridge地震和1995年的日本Kobe地震中，一直被认为具有良好抗震性能的钢框架刚性节点出现了大量的脆性破坏，梁并未有明显的或没有发生塑性变形，由此人们认识到对节点性能研究还很不全面，有必要重新对钢框架梁-柱刚性节点进行彻底的研究，探讨和寻求改善节点性能避免脆性断裂的方法。 针对上述问题，本文从延性角度出发，用通用有限元程序ANSYS对最近几年研究最多的一种节点形式，即所谓的“狗骨式”或RBS（Reduce Beam Section）节点进行了研究。主要对削弱参数变化的节点进行弹性和弹塑性有限元分析，从关键部位应力和应变的发展、塑性区的开展以及节点承载能力等方面分析了削弱参数的变化对节点性能的影响。最后，本文根据研究结果，得出了理想的削弱参数取值范围，提出了狗骨式节点的设计意见。