钢框架后张抗震梁柱节点的非线性分析

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1、万方数据24卷1期2008年3月世界地震工程WORLDEARTHQUAKEENGINEERINGVd．24，No．1Mar．，2008文章编号：1007-6069(2008)01—0122·06钢框架后张抗震梁柱节点的非线性分析胡白香于孟伟石启印刘永娟(江苏大学理学院，江苏镇江212013)摘要：推导了后张顶底角钢梁柱节点的初始刚度及极限承载力的一般公式，并利用ANSYS建立了其三维有限元模型，模拟该节点在地震荷载下的受力特征。分析表明，后张顶底梁柱节点具有与传统焊接刚性节点相近的刚度，能够充分发挥各个组成构件的性能，且残余

2、变形较小。对比证明，角钢厚度和后张力大小是影响节点性能的主要因素。最后针对后张节点的薄弱环节提出了适合应用的改进形式。关键词：后张钢绞线；梁柱节点；非线性；角钢；ANSY$中图分类号：TU391文献标识码：ANonlinearanalysisofseismicresistancecapacityofposttensionedcolumn．beamconnectionsforsteelframesHUBai—xiangYUMeng—weiSHIQi—yinI皿Yong-juan(FacultyofScience，Jiangsu

3、University，Zhenjiang212013，China)Abstract：Thegeneralformulaofinitialstiffnessandultimateloadforposaensionedcolumn．beamconnectionsoftopandbottomanglearederived．Athree．dimensionfiniteelementmodelfortllecolumn．beamconnectioniSsetupbytheANSYS．tlledynamicbehavioroftheco

4、nnectionsunderearthquakeloadsissimlated．Theresultsanalyzedareindicatedthatthestiffnessofmeposttensionedcolumn．beamconnectionsiSsimilartothatoftheweldedconnee．tions，performancesofitscomponentscallbebroughtfullplay，andresidualdisplacementissmall．neanglethicknessandth

5、eposttensionedforceayemajorfactors．whicharcinfluencedontheperformanceoftheconnec．tions．Finally，asuitableimprovedformthatispointedtotheconnection’sweakpartsisputforward．Keywords：posttensionedtendons；column—beamconnections；nonlinear；angle；ANSYS1前言现代高层钢结构技术要求梁柱连接具有足够的

6、刚度、强度。但传统的焊接节点延性较差，容易发生脆性破坏。1994年美国Northridge地震和1995年日本Kobe地震中焊接梁柱刚性节点出现大量脆断现象，且破坏位置主要集中在梁翼缘与柱连接的焊缝处L1J。各国学者在震后调查、试验研究的基础上提出了若于改造节点延性的措施(如加腋节点12，3J、“狗骨式”节点【4≯J、焊接孔扩大型节点【6J’等)，希望能够同时满足刚度与延性的要求。其中james等提出了“后张抗震节点”【31的概念，即通过体外预应力技术对普通梁柱节点进行增强。优点是不需焊接，避免了因焊缝缺陷引起的应力集中等问

7、题，且易于安装和维护。并通过试验一1证明了后张节点的能量耗散性能。本文结合我国工程实际情况，以钢结构设计规范(GB50017--2003)中视为收稿日期：2007—10—15；修订日期：2008—02—06基金项目：江苏省高校自然科学基金(04KJDl30041)作者简介：胡白香(1964一)，女，副教授，主要从事钢结构及智能结构的抗震方面研究．万方数据1期胡自香等：钢框架后张抗震梁柱节点的非线性分析铰接的顶底角钢梁柱节点为基础，推导了后张节点的初始刚度及极限承载力的表达式，利用通用有限元软件ANSYS进行了验证，并以此为基

8、础对节点的受力性能及破坏形态进行了分析，以期对该类型节点的理论发展及推广应用提供参考。2理论分析典型的后张顶底角钢梁柱节点如图1所示，在底角、顶角用高强螺栓连接后利用后张的钢绞线穿过柱并锚固在节点范围之外，通过对梁和柱的压缩提供额外的抗弯能力。Altman和Azizinamini的试验¨叫