箱形节点域工字形柱弱轴扩大翼缘式连接的抗震性能及设计方法研究

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1、分类号:TU39110710-2015228042专业硕士学位论文箱形节点域工字形柱弱轴扩大翼缘式连接的抗震性能及设计方法研究王璐璐导师姓名职称卢林枫教授专业学位类别申请学位类别工程硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年5月31日学位授予单位长安大学StudyonSeismicBehaviorandDesignMethodofWidenBeam-endFlangeWeakAxisConnectionwithBox-shapedPannelZoneofI

2、-sectionColumnADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangLuluSupervisor：Prof.LuLinfengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要自美国北岭地震和日本阪神地震后，研制和开发高延性的梁柱连接成为研究热点。梁端扩大翼缘式连接通过加宽梁端翼缘，人为改变梁端不同截面的抗弯刚度，可使塑性铰在距离柱表面一定距离处（一般在扩翼部分）形成，达到梁塑性铰外移的目的。目前，国内外学者已

3、经对工字形柱强轴梁端扩大翼缘式连接开展了大量的研究工作，但对于工字形柱弱轴梁端扩大翼缘式连接的研究相对较少。本文对箱形节点域工字形柱弱轴扩大翼缘式连接试件进行了柱端循环加载试验研究，对试件的破坏模式、滞回性能、力学性能、延性及耗能能力等进行了研究。采用有限元软件ABAQUS对扩大翼缘式弱轴连接节点进行了非线性模拟变参分析，确定影响节点抗震性能关键参数的合理取值。依据试验研究结果及有限元分析结论提出了针对此类型节点的设计方法并加以验证。主要研究结果如下：（1）试验研究表明：扩大翼缘式弱轴连接能够达

4、到在远离节点域处形成梁塑性铰的理想破坏模式；节点受力过程中发生剪切变形，但节点域处应力一直处于弹性阶段，具有明显的“强节点域”特征；由于焊接质量问题，柱蒙皮板与梁翼缘对接焊缝处发生脆断现象，柱内加劲肋与蒙皮板连接焊缝处开裂，导致节点延性系数低于3.0；节点的滞回曲线呈较为饱满的梭形，存在一定程度的“捏拢”现象；虽然节点的耗能能力和刚度退化均受到焊缝开裂的影响，但是节点仍具有良好的抗震性能。（2）有限元模拟分析结果表明：应用扩大翼缘式弱轴连接时，扩翼三角形侧板的短边与长边之比宜控制在1:2~1:3

5、.5之间，塑性铰能充分发展，同时也能保证节点有较高的承载力及延性；柱轴压比不宜超过0.6，否则柱易发生局部屈曲；节点的破坏主要取决于梁的抗弯能力，梁柱线刚度比宜控制在1.5以内；不同扩翼形式对节点抗震性能有较为明显的影响，采用三角形侧板能较好地满足设计要求并体现出良好的抗震性能与实用性。（3）依据研究结果提出了扩大翼缘式弱轴连接的设计方法，并验证了该方法的合理性与可靠性。关键词：钢框架，弱轴连接，箱形节点域，扩翼，试验研究，有限元分析★本文研究得到国家自然科学基金资助项目(51278061)的资

6、助IAbstractSincetheNorthridgeearthquakeandtheKobeearthquakeinJapan,theresearchanddevelopmentofbeam-to-columnconnectionwithhighductilityhasbecomeasignificantresearchtopic.Jointwithwidenedbeam-endflangeisanovelconnectionwhichcanincreasethebendingcapacit

7、yatbeam-endbywideningtheflangeandcanmakeaweakenedsectionareaattheendoftheflankartificially.Meanwhile,theplastichingecanbeformedatacertaindistancefromthesurfaceofthecolumn,andthenthepurposeofmakingtheplastichingeawayfromtheconnectionisreached.Atpresen

8、t,domesticandforeignscholarshavedonelotsofworkonconnectionwithwidenbeam-endflangeforstrongaxisofI-sectioncolumn,butreaserchonweakaxisofI-sectioncolumnisrelativelyless.Inthispaper,afull-scaletestofwidenbeam-endflangeweakaxisconnectionwithbox-shapedpan