方钢管柱h型钢梁外套板式节点性能研究

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1、第一章绪论1．1引言据预测，到2030年世界人口将会从60亿增长到80亿，人口的快速增长和城市化进程的加快为民用住宅市场提供了广阔的空间。相对于传统建筑结构，钢结构用于住宅建筑，有节能、省地、施工周期短、占用资源少和环保节能优势【1】[2】【3]【41。近年来各地已建成一大批钢结构住宅。从技术体系方面划分，大致有框架一混凝土核心筒(剪力墙)体系、钢一混凝土组合结构体系、框架体系、框架一支撑体系和轻钢龙骨(冷弯薄壁型钢)体系。如亦庄青年公寓(6层)、上海陆海城(23．25层)、中福城(18层)、天津丽苑小区(12层)、马钢光明新村(18层)济南东方丽景(26层)等【卯。目前，我国低多层

2、钢结构住宅多采用框架体系或框架一支撑体系。其中，梁柱多采用H型钢，而H型钢存在的不足主要是两个对称平面刚度相差较大，当弱轴方向受到较大荷载作用时，对整个结构受力、变形都会产生不利影响。随着我国钢材加工制造工艺的逐步提高，出现性能优良且截面尺寸较大的冷成型方钢管，其双向抗弯刚度相等，同时壁厚较薄，加工运输方便，而且便于建筑空间布置，不存在类似H型钢内凹空间，不需砌块填充。因此，我国现在以方钢管柱和H型钢梁为梁柱体系的钢结构住宅开始兴起。对于方钢管柱H型钢梁节点，其采用何种形式和构造措施才能使钢结构体系受力更加明确合理，施工快速便捷，优质且经济，这是近年来业界一直探讨研究的热点。1．2方

3、钢管柱H型钢梁节点研究现状及存在问题1．2．1方钢管柱H型钢梁节点研究现状按节点刚性程度划分，方钢管柱H型钢梁节点主要分为刚性节点、半刚性节点和柔性节点三类。多层钢框架梁柱连接节点采用刚性节点时受力性能好，但构造复杂，施工难度大；采用柔性节点时构造简单，但刚度和耗能性能差；而采用半刚性连接节点则兼顾刚接和柔性节点的长处。对方钢管柱H型钢梁节点研究主要集中在普通内隔板式节点(图1．1)、带短梁的内隔板式节点(图1．2)、隔板贯通式节点(图1．3)、外环板式节点(图1-4)和外肋环板式节点(图1．5)第一章绪论等节点上。』——-、——一阻lI＼j矗r＼＼：一离』【I¨0堕～1产；◆+／：

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7、协：：◆◆++‘￡蕾筮叠k基复墨jh，叩jd站’≮UA)节蠡羽鼍l—1．．1．一图14外环板式节点一r——一

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11、垒．⋯勉-------IIIII．，l一Q)节赢蘸面1一llb)节赢早薏图1．5外肋环板节点b>带赢乎重文献[6】介绍了低周反复荷载作用下3个十字形足尺隔板贯通式粱柱节点的拟静力试验。通过研究拟静力试验所得的滞回曲线求得该节点的等效阻尼比，衡量它的耗能能力。从恢复力特性曲线得到了和一次加载相接近的骨架曲线，节点的初始刚度和刚度退化等参数。通过这些从强度、变形和能量等三方面判别和鉴定隔板贯通式梁柱节点的抗震性能，并得出了一些具有参考价值的结论。文献【7】介绍了4个方钢管柱与H型钢梁隔板贯通式节点的拟静力

12、试验，结果表明，在低周反复荷载作用下，隔板贯通式节点具有与内隔板式节点基本相同的滞回性能和节点承载力。文献[8】设计了一榀三层两跨的方钢管混凝土框架模型，梁柱节点采用内隔板节点型式。采用拟静力试验方法，对方钢管混凝土框架施加低周反复水平荷载，研究了方钢管混凝土框架内隔板节点的荷载．位移曲线、节点延性、节点破坏机制和破坏特点等抗震性能。研究结果表明，方钢管混凝土框架内隔板节点的抗震第一章绪论性能较好。文献【9】在试验结果的基础上，建立三维非线性有限元模型，分析内隔板式节点在低周反复荷载作用下的力学性能。数值模拟的荷载位移曲线和剪切变形曲线与试验结果吻合。文献[10]进行了十四个方钢管柱

13、H型钢梁内隔板式十字节点试验，试验结果表明，此节点具有足够的强度，但延性较差。文献[11】提出了外肋环板节点，以该节点梁翼缘受拉模型为对象，分析了节点的受力传力机理，并基于屈服线理论，推导出了梁翼缘受拉模型的屈服承载力计算公式，为这种新型节点今后的研究和工程应用提供了依据。文献[12]对3个十字型足尺试件进行了低周反复循环加载试验，研究结果表明，外肋环板节点构造措施简单合理，具有较好的抗震性能。通过空钢管试件和填充混凝土试件的对比分析，表明在钢管中填充混凝