梁腹板开孔式钢结构梁柱节点性能研究

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1、梁腹板开孔式钢结构梁柱节点性能研究刘剑峰，陈世鸣(同济大学土木工程学院，上海200092)摘要：根据框架“强柱弱梁，节点更强”的抗震设计原则，在节点域附近梁腹板开圆孔是为了解决地丧荷载作用下钢框架梁柱节点焊缝处町能发生脆性破坏而提岀的一种新型节点。该种节点在具备良好建筑功能的同时，不会人邮降低梁的整体和局部稳定件。本文对梁腹板开孔节点与传统梁柱节点进行了静力单向加载和低周反复加载的有限元分析模拟。计算分析结果表明：采用梁腹板适当开孔节点形式，能在节点承载力和刚度下降不人的前提下，迫使塑性较出现在梁截而削弱位置，使塑性发展区械

2、远离梁根部焊缝区，达到降低节点发生脆性破坏的可能性，最终提高结构抗震性能的目的。关键词：结构工程；钢框架结构；腹板开孔；有限元分析；滞回Illi线中图分类号:TU392.1STUDYONPERFORMANCEOFTHEBEAMTOCOLUMNJOINTSWITHOPENINGINBEAMWEBLIUJianfeng,CHENShiming(SchoolofCivilEngineering,TongjiUniversity,ShangHai200092)Abstract:Accordingtotheseismicdesignp

3、rinciplesofframeslikenstrongcolumnandweakbeam,strongjointandweakmember11,theopeninginbeamweb(OBW)jointisanewtypeofbeamtocolumnconnectionofsteelmomentresistingframe,whichisaddressingtoavoidbrittlefailurethatwouldlikelytakeplaceintheweldfootofbeamtocolumnjointunderth

4、eseismicload.Thoughtheholesinthewebwouldweakenthecrosssectionpropertiesofthebeam,theoverallandlocalstabiltyofthistypeofjointwillnotdeterioratedramatically,andthejointiscapablewellofrotationcapacity.Inthispaper,acomparativefiniteelementstudyisconductedtosimulatejoin

5、tswithwebopeningsandtheconventinalsteelbeamtocolumnjointsunderthestaticallymonotonicalloadingandunderthelow-cyclicreversedloading.Comparedwithconventionaljoints,thepotentialplastichingeoccursattheweakeningsectionwhichisawayfromtheweldingfootofthebeamtocolumnconnect

6、ioninthejointwithwebopening,sothatthelikelybrittlefailureisavoidedandbetterseismicperformanceisachieved・Keywords:structuralengineer;steelframe;webopening;FEM;hystcrcticcurve0引言刚性钢框架，乂称为抵抗弯矩框架，它在框架平面内不设支撑，依靠梁柱节点口身承受弯矩的能力抵抗水平荷载。梁柱连接的性能对刚性钢框架整体受力性能有举足轻重的影响。长期以來，刚性钢框架由

7、于被认为具有优越的抗震性能而被广泛应用于抗震设防地区。但在1994年美国Northridge地震和1995年日本Kobe地震屮，许多刚性节点钢框架建筑因节点的塑性变形能力不足而在节点处产生脆性裂缝。震害调查显示：罕遇地震作用下，刚性节点钢框架结构在构件屈服前，其梁柱节点连接焊缝处产牛大量脆性裂缝，使得构件钢材良好的延性不能充分发挥。根据“强节点弱构件''的抗震设计原则，要改善刚性连接节点性能，可以通过两种途径：(1)加强节点。工程中有很多实例通过加盖板、加劲肋、梁腋等加强节点。加强节点的H的是使塑性饺远离柱农面。因为通常柱与

8、梁连接节点处潜在的焊缝缺陷及焊接造成的应力集中会导致裂缝的过早发展。经过加强的节点通常表现出良好的性能，但也会导致工程造作者简介：刘剑峰，(1987-),男，在读硕士研究生，主要研究方向：钢■混凝土组合结构。通信联系人：陈世鸣，(1957-),男，教授，主要研究方向：钢■混凝土组介结构。E