鋼框架加腋梁_柱剛性節(jié)點(diǎn)的非線性分析

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1、第$!期廣東土木與建筑$01&!!""#年$!月!"#$!%&$!#’()*+,(+"’,(*-*.,$!*$,,’*$!%,/!%"#鋼框架加腋梁’柱剛性節(jié)點(diǎn)的非線性分析梁軍<黎永<曾常陽=（<、廣東省重工建筑設(shè)計(jì)院廣州C

2、轉(zhuǎn)角達(dá)B1B=HIB1BF<2D6。&引言直腋節(jié)點(diǎn)在相關(guān)試驗(yàn)中的塑性轉(zhuǎn)角也都達(dá)到了B1B=B2D6［C］。自美國$023425678和日本90:8地震后，針對地本文的研究以文獻(xiàn)［J］中的普通梁;柱+形節(jié)點(diǎn)震中出現(xiàn)的大量鋼框架梁;柱剛性節(jié)點(diǎn)的脆性斷裂)";=為原型，梁的翼緣和腹板分別為

3、明，梁下翼緣與柱翼緣別為=1B，=1FN。在此基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了斜腋（+);<）處的對接焊縫是最易發(fā)生斷裂的薄弱環(huán)節(jié)［<，=］。因此，和直腋（+);=）兩種節(jié)點(diǎn)，斜腋的設(shè)計(jì)參照文獻(xiàn)［L］中震后研究加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的原則思路在于降低梁翼緣與經(jīng)改進(jìn)的簡化設(shè)計(jì)方法（梁腋長!O（B1CPB1J）":，夾角柱翼緣間對接焊縫的應(yīng)力，迫使塑性鉸在梁上遠(yuǎn)離!O3D@;（<#!）OFBQRCQ，$為梁腋垂直高度），斜腋水平梁;柱連接面的某一部位形成，以達(dá)到“強(qiáng)柱弱梁”、方向長=GBNN，垂直方向高

4、<，=］。加腋節(jié)點(diǎn)由于在試緣同寬，厚<=NN，腹板厚HNN，腋端梁加勁肋厚驗(yàn)中表現(xiàn)出的可行性以及焊接操作簡便的優(yōu)點(diǎn)而成HNN；直腋的設(shè)計(jì)則參照文獻(xiàn)［C］的設(shè)計(jì)步驟（梁腋為加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的一種。本文將通過空間非線性有限長%O<1B":，夾角!!=BQ），直腋水平長GBBNN，高元分析方法對不同類型加腋梁;柱剛性節(jié)點(diǎn)的性能S>，節(jié)點(diǎn)建模使用三維四結(jié)點(diǎn)殼單元，其網(wǎng)格劃分如圖F

5、所示，節(jié)點(diǎn)梁端為自由端，分別在柱兩加腋梁;柱剛性節(jié)點(diǎn)是在普通鋼框架梁;柱剛性端進(jìn)行約束。節(jié)點(diǎn)模型為突出梁腋對節(jié)點(diǎn)性能的影節(jié)點(diǎn)（如圖<）部位的梁下附加梁腋，梁腋由工字鋼響，建模時(shí)未考慮單剪板與螺栓的滑移，也未對焊縫和)型鋼切割而成，其腹板和翼緣通過角焊縫和全進(jìn)行模擬。參照文獻(xiàn)［J］，鋼材被簡化為理想彈塑性材熔透對接焊縫分別與梁、柱翼緣焊接。目前國內(nèi)外所料，屈服強(qiáng)度和彈性模量分別為=LB$NN=和=1B=M研究的加腋節(jié)點(diǎn)形式主要為斜腋（三角形腋）和直腋（矩形腋）兩種，如圖=所示。在國外進(jìn)行的梁;柱節(jié)點(diǎn)靜力和動力試驗(yàn)中，加腋節(jié)點(diǎn)、

6、特別是斜腋節(jié)點(diǎn)均表現(xiàn)出較好的塑性轉(zhuǎn)動能力。美國>#/?05@3-8@3A28［<，=］，的試驗(yàn)結(jié)果顯示靜力試件的塑性轉(zhuǎn)角均超過B1B=C2D6；$*>+E*>/［F，G］表明，在研究計(jì)劃的試驗(yàn)有剛性面板參與工作的情況下，節(jié)點(diǎn)表

7、有限元分析結(jié)果圖3為各節(jié)點(diǎn)的梁端加載點(diǎn)的荷載4位移曲線圖。圖中曲線表明加腋節(jié)點(diǎn)的承載力較普通節(jié)點(diǎn)有了明顯大幅度的提高。當(dāng)各節(jié)點(diǎn)梁端位移均達(dá)到3"%%，即節(jié)點(diǎn)塑性轉(zhuǎn)角發(fā)展到約"."!5012時(shí)，節(jié)點(diǎn)梁端荷載分別為：普通節(jié)點(diǎn)（678&）!9&.!:;$，斜腋（<68!）、直腋（<68&）節(jié)點(diǎn)則分別為!53.==，!==.:5;$；而當(dāng)節(jié)點(diǎn)塑性轉(zhuǎn)角發(fā)展到"."&/012，也即梁端位移達(dá)到/"%%時(shí)，斜腋節(jié)點(diǎn)（<68!）的梁端荷柱翼緣面的距離，節(jié)點(diǎn)678&為#9.99%%，節(jié)點(diǎn)<68載為!5#.&5;$，而普通節(jié)點(diǎn)（678&）僅!9

8、&.&9;$。上!和<68&分別為&=9.99，#93.""%%；而圖##中，當(dāng)述數(shù)據(jù)表明，加腋對節(jié)點(diǎn)承載力的提高所起的作用節(jié)點(diǎn)塑性轉(zhuǎn)角發(fā)展到"."&/012時(shí)，節(jié)點(diǎn)678!和是顯著的。<68!的梁翼緣最大塑性變形發(fā)生位置與柱翼緣面圖#為節(jié)點(diǎn)塑性轉(zhuǎn)角達(dá)到"."!5和"."&/012的距離仍