带“保险丝”连接板的焊接高强钢梁柱节点抗震性能试验研究
发布时间：2020-02-09 20:42
【摘要】：基于高强钢构件的卓越的弹性变形能力、阻尼器的耗能能力与梁端"保险丝"连接板的损伤控制性能,提出了一种大震下功能不中断或快速可恢复的高强钢框架结构体系。通过静力往复试验,对该结构体系中关键部位——带"保险丝"连接板的高强钢梁柱节点的力学性能进行了考察。试验完成了4个钢节点的测试,包括1个普通钢节点、1个高强钢节点以及2个带损伤控制"保险丝"的高强钢节点试件。试验表明,高强钢在大幅提高(至3倍左右)构件弹性变形能力方面具有良好的可行性;该文建议的"保险丝"连接板可有效的控制梁端的承载力需求,保证主体高强钢框架不屈服。
【图文】：
144工程力学统的研究。研究结果表明随着钢材强度的提高，其屈强比也相应提高，极限伸长量降低，对其在抗震地区的使用带来了困难[1]。本文结合高强钢卓越的弹性变形能力和阻尼器的消能减震作用，在前期全螺栓连接高强钢减震结构体系研究[7－8,12]基础上，进一步探索带损伤控制“保险丝”连接板的高弹性高强钢减震结构体系，如图1。与全螺栓连接结构不同，该结构体系采用普通框架的连接构造方式，即所有构件之间的连接以焊接为主。该结构体系由高强钢主体框架、布置在梁柱节点处的损伤控制“保险丝”以及结构框架内部的耗能减震阻尼器三类功能不同的部件组成。主体框架在地震中保持弹性，确保结构的安全性与自复位性；阻尼器可降低结构地震响应，进而降低地震对结构弹性变形能力的需求；损伤控制“保险丝”布置在靠近梁柱节点的梁翼缘处，在罕遇或超罕遇地震下，保险丝先于主体框架进入屈服状态，确保主体高强钢框架保持弹性，并在震后可更换。损伤控制“保险丝”：保护高强钢主体框架震后可更换阻尼器：起主要耗能作用高强钢框架：保持弹性(a)结构体系概念图(b)采用损伤控制“保险丝”连接板的梁柱节点图1采用阻尼器与“保险丝”连接板的高弹性减震高强钢结构体系Fig.1High-strengthsteelandhigh-elasticseismicstructuralsystemthatusesdampersanddamagecontrolfuseplates本文对上述结构体系中的带损伤控制“保险丝”的高强钢梁柱节点进行了往复试验研究，梁柱节点及保险丝连接板如图1(b)。梁柱节点采用焊接连接，梁翼缘与柱之间采用全熔透对接焊缝。梁端附近断开，通过损伤控制“保险丝”板和高强钢板分别连接翼缘和腹板。“保险丝”与框架梁翼缘之间采用高强摩擦型螺栓进行连接，腹板连接板上开长?
工程力学145然该指标明显高于一般结构设计规范的要求[16－17]，但本文研究的结构体系中高强钢主要提供卓越的弹性变形，在设计概念上并不对该指标有特别要求。地梁铰支座加载梁加载柱立柱横梁面外约束折板梁柱D052300mmD03D02D04D10D11D08D09D06D07D018206m图2试验构件、加载框架及测量方案Fig.2Testsetupandinstrumentation(a)损伤控制“保险丝”类型15353610(b)损伤控制“保险丝”类型2图3损伤控制“保险丝”示意图/mmFig.3Damagecontrolfuses表1试验用钢板材性试验结果Table1Resultsofcoupontests钢板厚度/mm钢材牌号屈服强度/MPa抗拉强度/MPa屈强比10Q235B3064260.7214Q235B2714260.6415Q235B2564140.6210BWELDY7007828180.9615BWELDY7007928270.96加载装置如图2所示，为加载方便，试验中将试验构件旋转90°放入加载架中，即梁垂直放置而柱水平放置。地梁和立柱底部均使用锚杆固定在地面上，在试验过程中固定不动；试验体和地梁之间通过铰支座连接；作动器端头通过螺栓与试验体上端连接；试验体的上部和中部设置了面外约束折板，以确保试件的面内受力；面外约束折板采用端板连接的方式与固定在两根立柱之间的横梁固定在一起。试验体远端弯矩较小的弹性部位可重复使用，并与中心测试部位通过端板连接方式固定。试验测点布置方案如图2所示。试验加载以梁的倾角作为控制指标进行加载，倾角等于梁顶与梁底水平位移之差与梁长(2860mm，作动器中心线到梁底的长度)的比值。采用的加载履历为0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%每个倾角幅值按顺序加载两圈。加载最大倾角为6%，，当所有加载履历完成或构件承载力下降超过15%以上，则试验终止。2试验结果与分析试验结束?
本文编号：2577929
【图文】：
144工程力学统的研究。研究结果表明随着钢材强度的提高，其屈强比也相应提高，极限伸长量降低，对其在抗震地区的使用带来了困难[1]。本文结合高强钢卓越的弹性变形能力和阻尼器的消能减震作用，在前期全螺栓连接高强钢减震结构体系研究[7－8,12]基础上，进一步探索带损伤控制“保险丝”连接板的高弹性高强钢减震结构体系，如图1。与全螺栓连接结构不同，该结构体系采用普通框架的连接构造方式，即所有构件之间的连接以焊接为主。该结构体系由高强钢主体框架、布置在梁柱节点处的损伤控制“保险丝”以及结构框架内部的耗能减震阻尼器三类功能不同的部件组成。主体框架在地震中保持弹性，确保结构的安全性与自复位性；阻尼器可降低结构地震响应，进而降低地震对结构弹性变形能力的需求；损伤控制“保险丝”布置在靠近梁柱节点的梁翼缘处，在罕遇或超罕遇地震下，保险丝先于主体框架进入屈服状态，确保主体高强钢框架保持弹性，并在震后可更换。损伤控制“保险丝”：保护高强钢主体框架震后可更换阻尼器：起主要耗能作用高强钢框架：保持弹性(a)结构体系概念图(b)采用损伤控制“保险丝”连接板的梁柱节点图1采用阻尼器与“保险丝”连接板的高弹性减震高强钢结构体系Fig.1High-strengthsteelandhigh-elasticseismicstructuralsystemthatusesdampersanddamagecontrolfuseplates本文对上述结构体系中的带损伤控制“保险丝”的高强钢梁柱节点进行了往复试验研究，梁柱节点及保险丝连接板如图1(b)。梁柱节点采用焊接连接，梁翼缘与柱之间采用全熔透对接焊缝。梁端附近断开，通过损伤控制“保险丝”板和高强钢板分别连接翼缘和腹板。“保险丝”与框架梁翼缘之间采用高强摩擦型螺栓进行连接，腹板连接板上开长?
工程力学145然该指标明显高于一般结构设计规范的要求[16－17]，但本文研究的结构体系中高强钢主要提供卓越的弹性变形，在设计概念上并不对该指标有特别要求。地梁铰支座加载梁加载柱立柱横梁面外约束折板梁柱D052300mmD03D02D04D10D11D08D09D06D07D018206m图2试验构件、加载框架及测量方案Fig.2Testsetupandinstrumentation(a)损伤控制“保险丝”类型15353610(b)损伤控制“保险丝”类型2图3损伤控制“保险丝”示意图/mmFig.3Damagecontrolfuses表1试验用钢板材性试验结果Table1Resultsofcoupontests钢板厚度/mm钢材牌号屈服强度/MPa抗拉强度/MPa屈强比10Q235B3064260.7214Q235B2714260.6415Q235B2564140.6210BWELDY7007828180.9615BWELDY7007928270.96加载装置如图2所示，为加载方便，试验中将试验构件旋转90°放入加载架中，即梁垂直放置而柱水平放置。地梁和立柱底部均使用锚杆固定在地面上，在试验过程中固定不动；试验体和地梁之间通过铰支座连接；作动器端头通过螺栓与试验体上端连接；试验体的上部和中部设置了面外约束折板，以确保试件的面内受力；面外约束折板采用端板连接的方式与固定在两根立柱之间的横梁固定在一起。试验体远端弯矩较小的弹性部位可重复使用，并与中心测试部位通过端板连接方式固定。试验测点布置方案如图2所示。试验加载以梁的倾角作为控制指标进行加载，倾角等于梁顶与梁底水平位移之差与梁长(2860mm，作动器中心线到梁底的长度)的比值。采用的加载履历为0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%每个倾角幅值按顺序加载两圈。加载最大倾角为6%，，当所有加载履历完成或构件承载力下降超过15%以上，则试验终止。2试验结果与分析试验结束?
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