雙槽鋼耗能段偏心支撐框架耗能性能研究.pdf

《雙槽鋼耗能段偏心支撐框架耗能性能研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第28卷第2期蘇州科技學院學報(工程技術版)Vo1．28No,22015年6月JournalofSuzhouUniversityofScienceandTechnology(EngineeringandTechnology)Jun．2015雙槽鋼耗能段偏心支撐框架耗能性能研究齊益，趙寶成，趙書全(1．蘇州科技學院土木工程學院，江蘇蘇州215011；2．青海省建筑建材科學研究院，青海西寧810008)摘要：為了研究螺栓連接雙槽鋼耗能段K形偏心支撐鋼框架的耗能性能，分析耗能段與橫梁的連接構造對偏心支撐鋼框架性能的影響，采用有限元分析軟件ANSYS對l

2、1個不同連接構造的試件進行了有限元模擬計算。分析了螺栓直徑、橫梁加固板厚度和螺栓中心間距3個參數(shù)對K形偏心支撐鋼框架的強度、剛度、變形和耗能性能的影響。析結果表明，連接節(jié)點螺栓受剪破壞為脆性破壞，螺栓孔承壓破壞為延性破壞；連接節(jié)點承載力高，耗能段能充分發(fā)揮耗能能力，適當?shù)穆菟壮袎鹤冃螘构?jié)點提供結構一定的塑性變形，提高結構耗散的能量。關鍵詞：耗能段；槽鋼截面；偏心受力；螺栓連接中圖分類號：TU392．4文獻標識碼：A文章編號：1672—0679(2015)02—0036—06《建筑抗震設計規(guī)范》規(guī)定『】1，耗能段截面的受剪承載力應滿足其剪力設計

3、值，而為使偏心支撐框架僅在耗能段屈服．支撐斜桿、柱和非耗能粱段的內(nèi)力設計值應根據(jù)耗能段屈服時的內(nèi)力確定并考慮耗能段的實際有效超強系數(shù)，再根據(jù)各構件的承載力抗震調(diào)整系數(shù)，確定斜桿、柱和非耗能段的保持彈性所需的承載力。傳統(tǒng)的偏心支撐框架，耗能段是框架梁的～部分，耗能段和框架梁的設計彼此間相互制約，不利于設計；為保證框架梁的承載能力，耗能段截面選取往往偏大，柱和支撐的承載力要求也會增大，導致結構的總成本增加。為了使耗能段設計更有效和方便耗能段震后的修復工作，提出在偏心支撐結構中采用可替換耗能段的方法彌補傳統(tǒng)結構的不足?？商鎿Q耗能梁段從設計上能將耗能段從

4、結構體系中獨立出來，解決耗能段和框架梁設計中相互制約問題，這樣可以更有效地設計耗能段截面尺寸以滿足規(guī)范要求。在結構施工過程中可以節(jié)省構件的裝配時間，震后可以替換掉損壞的耗能段，解決修復上的困難[2]。國外主要通過試驗研究驗證可替換耗能段偏心支撐鋼框架可行性和優(yōu)越性『3卅。由于試驗試件的數(shù)量有限，考慮的因素也就相對較少，對連接節(jié)點的構造研究較少。國內(nèi)的學者研究了傳統(tǒng)偏心支撐鋼框架的強度、剛度、延性等性能方面性能，對于偏心支撐鋼框架中螺栓連接雙槽鋼耗能段的研究尚未見諸報道。文中研究雙槽鋼耗能段K形偏心支撐鋼框架的耗能性能。l試件的設計為了研究在循環(huán)荷

5、載作用下螺栓連接雙槽鋼耗能段偏心支撐框架的耗能性能，以及分析耗能段與橫梁的連接構造對偏心支撐鋼框架性能的影響，設計了11個單層單跨K形偏心支撐框架試件進行分析。根據(jù)我國規(guī)范設計了15層K形偏心支撐框架結構Il'7]，試件中梁、柱、支撐的幾何尺寸為結構底層構件尺寸『】_3]。通過SAP軟件對l5層偏心支撐鋼框架結構進行分析，得到底層耗能段的內(nèi)力設計值，參照規(guī)范【1]進行雙槽鋼耗能段截面選?。玫竭B接節(jié)點的強度設計值，連接節(jié)點的承載力按極限強度法計算，且滿足其強度設計值[2,8-1UJ。設計得到BASE試件．以BASE試件為基礎．改變耗能段與橫梁連接

6、節(jié)點的螺栓直徑、加固板厚度、螺栓中心間距得到了3組參數(shù)試件分別定為BD系列、RP系列、RD系列。試件梁、柱、支撐為焊接H型鋼，構件尺寸為：柱H650x600~35x40、支撐H300~250x8x12、梁H400~250~12x16，耗能段為焊接槽型鋼314x80x6x12。試件的跨度6000mm、高度3600mm、支撐間距800mm、耗能段長度500mm．耗能段中間設置2個中間加勁肋其間距為123．3mm。鋼材等級為Q235，螺栓強度等級為lO．9級。耗能段與橫梁的連接構造如圖1所示。3組參數(shù)試件如表1、表2、表3。[收稿日期]2014—04-

7、24【作者簡介】齊益(1988一)，男，湖北黃岡人，碩士研究生。第2期齊益，等：雙槽鋼耗能段偏心支撐框架耗能性能研究37表1BD系列試件介紹圖1BASE試件耗能段與梁連接節(jié)點2有限元分析2．1有限元模擬的基本過程耗能段和與耗能段相連的橫梁采用實體單元SOLID185，螺栓采用實體單元SOLID95，其余構件采用梁單元BEAM189，螺栓與板件、孑L壁的面一面接觸采用CONTA174單元和TARGE170單元，梁單元與實體單元的點一面綁定接觸采用CONTA175單元和TARGE170單元，螺栓預拉力的施加采用PRETS179單元【“】。整個模型的單

8、元劃分如圖2。材料采用三折線隨動強化模型，本構關系參照文獻[6】與文獻[12]進行定義，鋼材的彈性模量E=206000MPa．強化模量為