延性中心支撑框架节点板连接的抗震性能研究

发布时间：2020-03-20 09:40

【摘要】：节点板作为常用的中心支撑框架中连接支撑与框架的构件,其性能直接影响着整体结构的抗震性能。节点板破坏会导致支撑构件和支撑框架强度与刚度的损失,引起支撑框架的脆性破坏。本文通过试验与有限元相结合的方式,对中心支撑框架中节点板连接节点的抗震性能进行研究,揭示了节点板的受力机制,并提出了设计方法及节点板在整体分析中的简化模型。本文以华盛顿大学三层一跨中心支撑框架试验研究为基础,对其进行了弹塑性分析及增量动力时程分析,研究节点板对框架抗震性能、抗倒塌性能的影响。分析结果表明:抗震分析中如果不考虑节点板的影响,结构的层间位移角和残余变形将增大,倒塌储备系数也降低,结构的整体抗震性能降低,容易发生倒塌,从而低估了框架整体的抗震性能。因此,在抗震分析及设计中建议考虑节点板对框架的贡献。以改变梁柱节点构造形式的一层一跨的中心支撑框架为研究对象,探究了梁柱节点构造改变都对体系抗震性能的影响,并对节点板的受力机制进行了深入分析研究。试验结果表明:当柱截面为箱型但柱刚度保持一致时,体系抗侧刚度基本相近,体系正向承载力也基本相同,但出现了柱截面发生撕裂,节点板附近柱发生局部变形,因此建议在使用箱型截面柱时,在与节点板相连处的柱内部使用加劲肋,以减小箱型柱局部变形对柱剪力的影响;当梁柱节点为铰接连接、柱刚度降低时,体系承载力降低;节点板不仅受到支撑的轴向作用,也受到由于梁柱夹角改变引起的拉压作用,节点板受到的支撑作用沿支撑轴向,框架作用沿节点板自由端的连线方向。在上述试验研究的基础上,通过精细化有限元模拟分析,系统的研究了中心支撑框架中节点板的受力机制,模拟结果验证节点板受到的作用可以拆分为支撑作用与框架作用两部分,支撑受拉时,两种作用共同作用,支撑受压时,节点板只受到支撑的轴向作用;并依据得到的节点板与梁柱交界面处的应力大小、方向的分布,提出了节点板与梁柱交界处的设计方法,该方法能够同时考虑支撑面外变形引起的附加弯矩的影响及节点板受到的框架作用。基于试验研究与有限元分析得到的节点板受力机制,提出了节点板在整体分析中的简化方法,该方法直接考虑了节点板受到的框架作用,且能够根据梁柱节点的几何构造进行调整,为中心支撑框架的整体分析提供了设计建议。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU352.11

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本文编号：2591604