梁腹板开圆孔节点及钢框架抗震性能的实验研究

摘要

本文将对腹板开圆孔节点抗震性能及设计方法进行尝试性研究。 考虑到腹板开圆孔节点抗震性能的量化研究以及建立其具体设计方法是系统而长期的研究过程，将集中精力采用实验方法并辅以一定的理论分析和数值计算对腹板开圆孔节点及钢框架的抗震性能进行系统研究，主要内容包括： 1.腹板开圆孔节点的概念设计：根据削弱型节点的抗震设计机理，建立了腹板开圆孔节点的基本设计概念以及相应的设计原则，并通过理论推导与数值计算从力学和有限元分析的角度论证了其概念设计的可行性，为后继的实验研究奠定基础。 2.首次进行了腹板开圆孔节点T型试件的拟静力实验：通过腹板开圆孔节点与标准型节点之间、不同削弱程度的削弱型节点之间实验所获数据的对比，以及实验结果与数值分析结果的对比，讨论了腹板开圆孔节点的破坏特征、承载能力、刚度、延性、滞回曲线等性能指标。实验结果表明，在梁柱连接附近适当位置的梁腹板上开设一定大小的圆孔，可以迫使塑性铰出现在梁上削弱部位，有效地避免梁柱连接处的脆性破坏，从T型试件循环加载实验的角度论证腹板开圆孔节点的方案可行性。 3.首次进行了包含腹板开圆孔节点的六层平面钢框架结构的拟动力与拟静力实验：结合我国钢结构设计规范以及抗震设计规范，根据腹板开圆孔节点的设计概念，设计了一个六层平面钢框架结构足尺模型；按照不同抗震设防标准、选择不同加速度峰值、不同地区的多条地震波分别进行了该模型的拟动力实验；最后，对该框架模型进行了拟静力实验，直至模型破坏。所获得钢框架中腹板开圆孔节点以及整个框架结构体系的抗震响应表明：在钢框架结构中，梁柱连接附近适当位置的梁腹板上开设圆孔，依然能够迫使塑性铰出现在梁上的削弱部位，从而有效避免梁柱连接处的脆性破坏，即从钢框架结构体系的角度论证了腹板开圆孔节点的抗震性能。 研究结果表明，该种节点及利用这种节点的钢框架在不降低承载力的前提下，可提高结构和节点的延性性能，达到强节点弱构件的设计原则，具有现实的可行性，经过更加细致的参数分析和进一步的实验研究可将这种节点和结构体系应用于实际工程中。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

第2章腹板开圆孔节点的概念

第3章腹板开圆孔节点T型试件的拟静力实验研究

第4章钢框架足尺模型抗震性能实验研究

第5章关于腹板开圆孔节点有效性的评价与研究展望

参考文献

附表

致谢