可更换屈曲约束耗能板的钢框架梁柱节点抗震性能试验研究

为了实现钢框架结构震后快速修复,基于损伤控制原理,提出一种由耗能板和C形抗剪件通过高强度螺栓连接悬臂梁段与跨中梁段的韧性钢框架梁柱节点,柱与悬臂梁段焊接,通过梁翼缘和C形抗剪件外伸翼缘对耗能板提供面外约束,从而限制其屈曲变形,改善承载与耗能能力。对4个韧性钢框架梁柱节点进行低周循环加载试验,研究不同构造形式的耗能板与C形抗剪件对梁柱节点的变形模式、滞回曲线和骨架曲线的影响。试验结果表明:该梁柱节点可以有效转移梁端塑性铰至耗能板上,即使在层间位移角5%时,主体梁柱构件保持完全弹性;更换损伤的耗能板后,梁柱节点可以恢复原有的滞回性能;层间位移角7%时梁翼缘无法有效约束槽孔削弱型耗能板的面外变形,层间位移角3%时未加劲C形抗剪件的外伸翼缘出现较大残余变形,均不利于节点的快速修复,故建议优先采用狗骨削弱型耗能板与加劲C形抗剪件。

可更换屈曲约束耗能板的钢框架柱脚节点抗震性能试验研究

为实现钢框架结构震后快速修复,遵循损伤控制理念,提出一种由狗骨削弱型耗能板通过高强度螺栓连接上、下柱段的韧性钢框架柱脚节点,通过柱翼缘及加劲肋对耗能板提供面外约束,从而限制其屈曲变形,改善抗震性能。基于柱脚节点的工作原理,对2个柱脚节点开展低周循环加载试验研究,并与采用无约束耗能板的对照柱脚节点的滞回曲线、骨架曲线和累积耗能进行比较。试验结果表明:该柱脚节点具有稳定的承载、变形和耗能能力,损伤主要集中于耗能板,即使在层间位移角5%下,上、下柱段依然基本保持弹性;更换损伤的耗能板后,柱脚节点可以恢复原有的滞回性能;当层间位移角达到5%时,设置屈曲约束耗能板的累积耗能相比无约束耗能板的提高了16%。该柱脚节点具有优异的抗震性能,同时可以实现钢结构震后修复。

基于悬挂连接的韧性钢框架梁柱节点抗震性能数值模拟

为解决震后钢框架梁端因塑性损伤导致的残余变形过大而无法修复的问题,提出一种具有低损伤和易拆卸的新型韧性钢框架梁柱节点,在梁上翼缘顶部采用悬挂抗剪连接形成旋转中心,在梁下翼缘通过屈曲约束板拉压屈服耗散地震能量。通过ABAQUS有限元软件对该节点受力性能开展研究,提出悬挂栓接和悬挂焊接两种构造,并与传统焊接节点进行对比。结果表明:该节点与传统节点具有相同弹性刚度,屈服耗能主要集中在屈曲约束板,有效避免梁端塑性损伤、屈曲和断裂,显著提高节点的震后可恢复性;在弹塑性阶段,节点旋转中心基本位于梁上翼缘附近,节点弯矩主要由屈曲约束板和悬挂抗剪连接的拉压力偶提供,滞回环饱满稳定;悬挂栓接和悬挂焊接对节点性能无显著影响。