含上下柱变截面异型节点栓焊钢框架抗震性能研究.pdf

分类号 TU393.2 密级UDC 624.9博士学位论文含上下柱变截面异型节点栓焊钢框架抗震性能研究学科专业 结构工程 含上下柱变截面异型节点栓焊钢框架抗震性能研究摘要上下柱变截面钢结构栓焊异型节点是一种上下柱变截面的节点，此类 节点的主要特点是由于核心区上下柱截面发生了变化，形成了异型节点域,进而引起该类节点力学性能的改变。本文在课题组前期研究基础上对上下 柱变截面钢结构栓焊异型节点和含此类节点栓焊钢框架的抗震性能进行 了系统研究。主要研究内容和结论如下：选取某高层钢结构住宅楼中间节点为原型，设计了 6个缩尺比为1：2的上下柱变截面钢结构栓焊异型节点试件。通过低周反复荷载试验，研 究了上下柱变截面钢结构栓焊异型节点的受力过程和破坏形态，获得了荷 载-位移滞回曲线和骨架曲线，分析了承载力、延性、耗能能力、刚度退 化等力学性能。研究结果表明：上下柱变截面钢结构栓焊异型节点试件在 加载过程中变形主要发生在节点核心区；节点区最终典型破坏为上下柱变 截面异型节点区梁上翼缘端部焊缝拉裂。采用有限元软件ABAQUS首先建立异型节点有限元模型，并与节点 试验结果进行比较分析。在验证了有限元建模参数合理的基础上，利用已 建立的异型节点数值模型，以轴压比和柱截面高度比为控制参数，研究各 控制参数对异型节点构件承载能力的影响。在试验研究和有限元分析的基 础上，分析了上下柱变截面钢结构栓焊异型节点的受力机理，建立受力简 化模型，推导了上下柱变截面钢结构栓焊异型节点抗剪承载力计算式，按 本文建立的计算式计算的结果和试验结果吻合较好，表明文章提出的抗剪 承载力计算方法可靠。为了系统地研究含上下柱变截面异型节点栓焊钢框架的抗震性能，设 计了 1根缩尺比为1：2的含上下柱变截面异型节点栓焊钢框架模型。通 过拟动力试验，研究其在不同地震波作用下的地震动力反应，之后进行了 拟静力试验，研究了框架的荷载一位移滞回曲线、骨架曲线，分析得到了 此类框架的屈服机制、破坏形态以及延性等力学性能。采用有限元软件ABAQUS对含上下柱变截面异型节点栓焊钢框架进 行了静力弹塑性分析，研究了此类结构的变形能力、薄弱部位、受力机理 及其破坏机制。结果表明：含上下柱变截面异型节点栓焊钢框架结构延性 较好，具有较好的抗震性能，但由于异型节点处上下柱截面不同，刚度变 化较大，导致其层间位移分布与无刚度或质量突变的常规钢框架规律不同;异型节点处存在着明显的弱节点和应力集中现象，容易产生局部变形集中 乃至脆断。关键词：钢结构上下柱变截面异型节点栓焊钢框架抗震性能低周 反复加载试验有限元分析节点承载力uSTUDY ON SEISMIC PERFORMANCE OF THEBOLT-WELD STEEL FRAME WITH ABNORMAL JOINT WITH DIFFERENT COLUMN SECTIONSAbstractTh e bolt-weldin g a bn orma l join t s wit h differen t column sect ion s of st eel st ruct ure is a join t wit h differen t cross-sect ion of t h e upper a n d lower column.Th e ma in ch a ra ct erist ic of such join t s is t h a t t h e sh a pe of t h e cross sect ion of t h e core a rea is ch a n gedt h en formin g t h e a bn orma l join t s doma in,a n d 淞 mech a n ica l propert ies is differen t from t h e n orma l join t s.Ba sed on t h e previous st udies,Th is dissert a t ion ma in ly focus on t h e seismic performa n ce of St eel fra me va ria ble sect ion column a bn orma l join t s were syst ema t ica lly.Th e ma in resea rch con t en t s a n d con clusion s a re a s follows.Th e prot ot ype of t h e st udy is ba sed on on e h igh-rise st eel residen t ia l buildin g.Six models sca led in 1:2 were ma n ufa ct ured a n d low-cyclic reversed loa din g t est h a s been implemen t ed.Th e fa ilure process a n d pa t t ern were observed un der low cyclic reversed loa din g.Th e st ra in dist ribut ion of core zon e,h yst eret ic loops a n d skelet on curves were obt a in ed.Mech a n ica l beh a viors such a s bea rin g a n d deforma t ion ca pa cit y,degra da t ion of rigidit y,en ergy dissipa t ion ca pa cit y were a n a lyzed.Test result s sh ow t h a t deforma t ion of a bn orma l join t s wit h differen t column sect ion occurs ma in ly in t h e core a rea durin g loa din g.Th e fin a l t ypica l fa ilure mode is t h e t en sile cra ckin g of weld a t hit h e jun ct ion of t h e upper fla n ge of t h e bea m a n d t h e core a rea of t h e join t.Th e n on lin ea r fin it e elemen t simula t ion a n a lysis h a d been implemen t a t ed fbr t h e a foresa id experimen t a l models wit h t h e soft wa re of ABAQUS.Th e a n a lysis result s a lso compa re wit h experimen t a l result s.On t h e ba sis of va lida t in g t h e rea son a ble pa ra met ers of fin it e elemen t modelin g,t h e n umerica l simula t ion model of a bn orma l join t s were est a blish ed,t h e in fluen ce of column a xia l compression ra t io a n d t h ickn ess of core zon e of mech a n ica l beh a vior of a bn orma l join t s wit h differen t column sect ion were a n a lyzed.Accordin g t o t h e t est result a n d fin it e elemen t simula t ion result,t h e mech a n ism of core zon e wa s st udied,a simplified mech a n ica l model a n d t h e ca lcula t ion formula s of sh ea r bea rin g ca pa cit y were proposed.Th e ca lcula t ed result s wh ich est a blish ed in t h is pa per wa s a gree well wit h experimen t a l result s,wh ich sh ow t h a t t h e ca lcula t ion formula is relia ble.In order t o syst ema t ica lly st udy t h e seismic performa n ce of t h e bolt-weld st eel fra me wit h a bn orma l join t wit h differen t column sect ion.On e st eel fra me model wit h a sca le of 1/2 is design ed.Th e seismic respon se un der differen t seismic wa ve fun ct ion wa s st udied by pseudo dyn a mic t est t h en t h e fa ilure pa t t ern,t h e fra mework of t h e loa d-displa cemen t h yst eresis curves,skelet on curves,yield mech a n ism,duct ilit y a n d ot h er mech a n ica l propert ies were st udied by t h e pseudo st a t ic t est.Th e st a t ic ela st opla st ic a n a lysis wa s ca rried out on t h e bolt-weld st eel fra me wit h a bn orma l join t wit h differen t column sect ion by t h e fin it e elemen t IVsoft wa re ABAQUS,t h en t h e deforma t ion ca pa cit y,wea k posit ion,mech a n ism a n d mech a n ism of fa ilure were st udied.Result s sh ow t h a t t h e up a n d down t h e bolt-weld st eel fra me wit h a bn orma l join t wit h differen t column sect ion h a s good duct ilit y a n d seismic performa n ce.Beca use of t h e differen t n ode up a n d down t h e column sect ion,t h e ch a n ge of st iffiiess is la rger,lea din g t o t h e in t erla yer displa cemen t dist ribut ion is differen t from t h e con ven t ion a l st eel fra me t h a t wit h out st iffn ess or qua lit y mut a t ion regula rit y;Th e result a lso sh ow t h a t t h e wea k n ode1 ph en omen on a n d st ress con cen t ra t ion occur in t h e a bn orma l n ode,t h en it is ea sy t o produce loca l deforma t ion con cen t ra t ion and-even brit t le fra ct ure.Key Words:St eel F ra me Buildin g;a bn orma l join t s wit h differen t column sect ion;bolt-weld st eel fra me;seismic performa n ce;low-cyclic reversed loa din g t est;fin it e-elemen t a n a lysis;bea rin g ca pa cit yv目录摘要.IAbstract.HI目录.VI第一章绪论.11.1 引言.11.2 本文研究背景及研究意义.21.2.1 上下柱变截面钢结构栓焊异型节点的受力特征.21.2.2 本课题的研究意义.41.3 国内外研究现状.51.3.1钢框架常规梁-柱节点国内外研究现状.513.2 钢框架异型节点研究现状.91.33 钢框架研究现状.101.4 本文主要研究工作.111.4.1 技术路线.121.4.2 创新点.12第二章上下柱变截面钢结构栓焊异型节点低周反复加载试验.152.1 试件的设计及制作.152.1.1 试件设计.152.1.2 试件制作.172.1.3 材性试验.172.2 测量及加载方案.182.2.1 加载装置.182.2.2 力口载制度.202.2.3 测量方法.212.3 试验过程.232.3.1 加1载破坏过程.23VI2.3.2 核心区应变.:.29233破坏模式.312.4 本章小结.32第三章 上下柱变截面钢结构栓焊异型节点低周反复加载试验结果分析.333.1 滞回曲线.:.333.2 骨架曲线.343.3 层间位移及延性.353.4 耗能能力.373.5 刚度退化.383.6 强度衰减.393.7 本章小结.42第四章上下柱变截面钢结构栓焊异型节点有限元分析.434.1 概述.434.2 模型建立.434.2.1 材料本构关系.434.2.2 网格划分.444.23边 界条件.454.2.4 定义荷载.454.3 有限元计算结果分析.464.3.1 破坏模式分析.464.3.2 应力分析.484.3.3 荷载-位移滞回曲线.504.3.4 特征点计算值与试验值对比.514.4 参数分析.534.4.1 柱轴压比.53442节点核心区腹板厚度.544.5 本章小结.56第五章上下柱变截面钢结构栓焊异型节点抗剪承载力分析.575.1 受力分析模型.57VII5.2 核心区抗剪承载力计算.595.2.1 水平截面抗剪承载力计算.625.2.2 斜截面抗剪承载力计算.645.3 斜截面抗剪承载力计算式的简化.645.4 试验验证.675.5 本章小结.68第六章含上下柱变截面异型节点栓焊钢框架抗震性能试验及结果分析.696.1 试件的设计及制作.696.1.1 试件设计.696.1.2 试件制作.736.1.3 材料特性.746.2 试验测试项目.,746.2.1 主要测试内容.746.2.2 测试手段及方法.746.3 加载方案.786.3.1 力口载装置.786.3.2 力口载制度.：.796.4 试验过程.816.4.1 拟动力试验现象.816.4.2 拟静力试验现象.836.5 试验结果分析.856.5.1 位移反应.856.5.2 滞回曲线.876.5.3 骨架曲线.896.5.4 耗能能力.906.5.5 刚度退化.906.5.6 强度衰减.916.5.7 层间位移角.916.6 本章小结.92VIII第七章含上下柱变截面异型节点栓焊钢框架有限元分析.937.1 有限元模型的建立.937.1.1 材料的本构模型.937.1.2 单元类型和网格划分.947.1.3 边界条件和加载方式.957.2 计算结果与试验结果的对比分析.957.2.1 破坏模式分析.967.2.2 滞回曲线.977.2.3 骨架曲线.987.2.4 出钱机制.997.3 柱腹板厚度的影响.1007.4 本章小结.:.101第八章结论与展望.1028.1 结论.1028.2 展望.103参考文献.104致谢.110附录.111IX广西大学博士学位论文含上下桂变截面异型节点栓焊钢框架抗震性能研究第一章绪论1.1 引言中国地处世界上两个最活跃的地震带，东濒环太平洋地震带，西部和西南部是欧 亚地震带所经过的地区，是世界上多地震国家之一，地震造成的损失巨大，抗震设防 责任重大。据统计，我国有41%的国土及一半以上的城市位于地震基本烈度7度或7 度以上地区，6度及其以上的地区则占国土面积的79%。,随着经济建设的加快和城市 化进程水平的提高，西部地区内的人力、财力、物力更加集中，同样震级的地震可能 造成比过去更大的经济损失和人员伤亡，提高工程结构的抗震能力越发必要而紧迫。近些年来，钢结构以其加工灵活和良好的抗震性能已经越来越受到工程界的青睐 国家也推出了一系列的措施推动其发展，出台了大量的优惠政策来引导钢结构的在建 筑工程中的使用。随着西部地区经济的快速发展，许多大跨度的公共建筑（如体育馆、会展场馆、会议中心、剧场等）、大型或重型工业厂房（如：大型火电厂房、重型冶炼 厂等）如雨后春笋般拔地而起，且将持续进行建造。在上述这些实际工程中，由于工 艺、受力等客观需要产生了许多与常规结构不一致的梁、柱和节点形式。这些非常规一 构件的设计，缺乏相关规范，难以按照国家设计规范达到“强柱弱梁”的要求，其出 现给工程设计人员带来了很多困扰。因此，有必要对这些非常规构件进行分类整理，分别分析其构造特点和力学特性。其中，典型的非常规节点形式有：高层、超高层建筑柱子收截面导致上下柱截面 不同的异型节点；左右梁跨度和荷载相差较大，导致左右梁高不同的异型节点。甚至 在同一节点同时产生上下柱和左右梁截面同时改变的异型节点。然而，汶川地震中四 川省江油市某钢筋混凝土大跨厂房结构遭受的震害表明：这类结构中的异型节点是抗 震的薄弱环节，因此，如何提高此类受力相对特殊而使用普遍的节点的抗震性能，己 是一个亟待解决的课题。作为连接梁-柱的节点，其安全是保证整体结构安全的核心和关键山刃。为满足复 杂的工艺及受力要求而必须出现的异型节点，它们的受力特点和破坏形式也不同于常 规节点，使用此类异型节点的框架结构的力学性能也必然不同于常规框架。此类异型 广西大学博士学位论文含上下柱变裁面异型节点栓埠钢框架抗震性矩研究节点的构造特点和力学特点也会影响甚至改变整体结构的力学性能和抗震能力。因此,对此类异型节点以及含有此类异型节点的钢框架结构进行研究，为设计和工程实践提 出科学合理的参考数据和对策已经迫在眉睫。1.2 本文研究背景及研究意义1.2.1 上下柱变截面钢结构栓焊异型节点的受力特征由于现代钢结构建筑飞速发展，一些新型建筑结构形式不断出现，钢结构节点也 出现了一些非常规的形式。其两边的梁截面会出现不等高的形式，或者其上下柱的截 面也出现不同。通常将此类节点称之为钢结构异型节点。其中，节点的上、下柱截面 发生变化的截面称之为上下柱变截面异型节点。由于节点相连接的柱截面发生了变化,必然导致其节点核心区腹板和翼缘形状也随之发生变化，核心区翼缘呈一定的角度与 上、下柱相连接，而核心区腹板也不再是常规的矩形。如图1.1所示，为上下柱变截 面异型节点示意图。柱加劲肋/7柱(a)三维示意图(b)平面示意图(a)Th e t h ree-dimen sion a l dia gra m(b)Th e pla n sket ch图1.1上下柱变截面异型节点F ig 1.1 Th e a bn orma l join t wit h va ria ble column sect ion由图1.1可知，上下柱变截面异型节点在柱翼缘和节点域连接处截面形状发生突 变，必然带来应力集中，对节点受力产生不利影响。对变截面连接处在竖向压力下的 受力情况如图L2和图1.3所示。由于核心区翼缘存在一定的倾角，竖向力通过上翼缘 传递到节点核心区后会产生水平力，对节点核心区腹板上部进行压迫，导致此处受力 情况复杂，成为节点的薄弱位置。在地震作用下，节点在水平力和竖向力的作用下的 2广西大学博士学位论文含上下柱变截面异型节点栓焊钢框架抗震性能研究受力简图如图1.4所示。由图1.4可见，梁端产生弯矩，然后通过核心区内的隔板传递 到核心区腹板。节点核心区腹板在复合受力的情况下分别在竖直方向和水平方向便产生变形，如 图1.5所示。F ig.1.2 Vert ica l force dia gra mF ig.1.3 F orce a n a lysis of bea m-column fla n ge图1.4异型节点受力简图F ig 1.4 F orce dia gra m of t h e a bn orma l join t3广西大学博士学位论文含上下柱变裁面异型节点栓舜钢框架抗震性能研究(a)Th e vert ica l sh ea r deforma t ion(b)Th e h orizon t a l sh ea r deforma t ion图1.5异型节点核心区剪切变形F igi.5 Th e sh ea r deforma t ion of t h e core a rea of a bn orma l join t1.2.2 本课题的研究意义我国地震活动相对频繁，地震已经给我国经济社会发展造成的灾难与损失十分巨 大。如，1920年宁夏海原8.5级地震，死亡28.82万人；1976年唐山7.8级地震，死 亡24万多人；2008年四川汶川8.0级地震，死亡加上失踪人数近十万人。同时，地震 灾害造成了大量建筑物倒塌、人员受伤和巨大财产损失。因此，抗震设防责任重于泰 山，我国绝大多数地区为抗震设防区，甚至是高烈度设防区。如何提高建筑物抵御地 震的能力已经是摆在我国科技工作者面前的一项重要任务和课题。钢框架异型节点既不同于无变截面的常规钢筋混凝土节点，也不同于有截面变化 的钢筋混凝土异型节点。钢框架异型节点与常规的钢筋混凝土节点相比，截面形式和 材料性能的不同使其承载力的计算方法不同。通常来说，和常规节点形式相比，钢结 构异型节点存在着比较明显的缺陷：（1）由于异型节点节点两边梁截面形式的变化，其节点核心区应力集中现象更加 严重，容易出现局部变形过大，甚至脆性断裂。（2）通常常规节点使用柱贯通的连接方式，但是由于异型节点上下柱截面形式的 变化，使得柱截面在节点核心区发生变化，从而成为结构的薄弱环节，难以实现“强 柱弱梁”的设计目的。如何保证节点的强度、刚度、有效连接及抗震性能等基础理论问题都成为亟待解 4广西大学博士学位论文含上下桂变裁面异裂节点检焊钢框架抗震性熊研究决的问题。为了保证已建或待建含异型节点栓焊钢框架结构的安全，实现“节点更强”的抗震设防原则，对含该类型节点的栓焊钢框架开展试验研究与理论分析，研究含此 类异型节点栓焊钢框架的抗震性能，对于保证该类结构的抗震安全，以及在抗震设防 区尤其是在设防烈度较高的地区推广该类结构已是当务之急，并具有重要的理论意义 和实用价值。1.3 国内外研究现状1.3.1 钢框架常规梁-柱节点国内外研究现状从上世纪七十年代开始，研究学者们对钢结构梁-柱节点进行了一系列的研究。国外对钢结构梁-柱节点的研究开展较早，其中较早开始试验研究的是F ield DJ、Ch en WF、BeeldleLS和Hua n gJSg等人。他们先对全焊钢结构刚性节点展开研究，从单 调加载试验和低周反复加载试验入手，对一些全焊刚接、螺栓连接和栓焊混合的节点 进行了一系列的试验研究，其中包含中节点和边节点的形式。试验研究结果表明：栓 焊节点的延性要明显高于全焊连接节点，并且依据试验结果对节点核心区变形的主要 位置，即腹板的变形进行了拟合，最后提出了节点在低周反复加载作用下的力学模型。同期，为了研究钢结构梁-柱节点的破坏机理，美国Popov阳。教授领导的团队进 行了一大批梁-柱节点的试验研究。通过低周反复加载试验发现钢结构梁-柱节点特别 容易发生脆性断裂，并且脆性断裂的位置往往发生在下梁翼缘和柱连接处的焊接热影 响区，此处由于焊接热影响区的存在导致焊缝和母材的相对于其它区域更容易发生断 裂。Popov教授的试验结果和美国Nort h ridge（北岭）地震中钢结构梁-柱节点发生大 量脆性断裂的实际情况相吻合,且试验结果进一步表明，钢结构梁-柱节点脆性断裂时，其翼缘往往还没有进入屈服阶段，钢结构梁-柱节点依然具有良好的力学性能和耗能能 力，设计者的研究方向应重点放在预防此类节点发生脆性断裂。为了研究全焊钢结构梁-柱节点的受力性能和破坏模式，Ba llio等通过低周反复 加载试验对有、无加劲肋钢板的两类钢结构梁-柱节点进行了抗震性能研究。通过对 23个试件的加载试验结果进行分析，发现此类节点设置加劲肋铁板之后的承载能力得 到了显著提高。但是有加劲肋铁板的试件其变形和耗能能力均小于无加劲肋铁板的试 件。Tsa iUR也通过低周反复加载试验研究了全焊钢结构梁-柱节点的抗震性能，在对19 5广西大学博士学位论文含上下柱变微面异型节点栓爆钢框架抗震性熊研究个此类节点进行试验研究之后发现，此类节点一方面具有良好的延性，另一方面在加 载后期又容易发生脆性断裂。研究还发现柱翼缘和焊接衬板应力集中现场较为严重，在加工时需要进行补强。随后，En gelh a rdt和Husa in】对有、无角焊缝补强的全焊钢 结构梁-柱节点进行了低周反复加载试验，试验结果表明进行角焊缝补强可以提高节点.试件的变形能力和延性。随着计算机的普及和数值分析方法的发展，有限单元法被大量应用于工程界。仅 仅依靠试验来开展研究将花费大量的人力和财力，因此诸多学者将试验和有限元分析 方法运用于钢结构梁一柱节点力学性能的分析。Pa t a l和Ch en口可使用有限元分析方法 对全焊钢结构梁-柱节点进行了分析，数值分析模型设置钢材为各向同性，并充分考虑 了残余应力的影响，分析结果表明，虽然由于初始缺陷的原因导致数值分析和试验的 结果在弹性段有所误差，但是滞回曲线吻合度较高，有限元分析结果可靠。Kost eski”习 通过有限元分析和试验相结合的方法对采用箱形截面的全焊钢结构梁-柱节点进行了 研究，并提出了此类节点的简化设计方法。Jun HeeM提出并优化了钢结构梁一柱节点的 力学模型针对1994年北岭地震中的栓焊节点脆断问题，Ma lley提出在钢结构梁-柱节点 上设置水平加腋和盖板。通过低周反复加载试验进行研究后发现，设置水平加腋的试 件在节点核心区、梁翼缘加腋腹板都发生了塑性变形；设置盖板增大了节点核心区腹 板的变形，提高了节点的塑性变形能力。为了进一步研究设置盖板对钢结构梁-柱节点 抗震性能的影响，En gelh a rdt和Sa bols进行一批设置盖板的钢结构梁.柱节点的低周 反复加载试验，试验结果表明在此类节点上设置盖板可以提高此类节点的延性，主要 是因为设置盖板加强了节点的连接强度，从而使得节点的塑性较在梁端向外转移。为了研究不同腹板切角形式对钢结构梁-柱节点抗震性能的影响，Suit a和 Na ka sh ima U。】进行了一系列的低周反复加载试验和动力试验。.试验分析发现，合理的 设计腹板切角可以改善此类节点应力集中问题，并提高节点的抗震性能。为了研究不同梁翼缘削弱型T型节点的力学性能，Ch en M】进行了一系列的低周反 复加载试验，试验研究证明，仅削弱梁翼缘可以在保证承载力下降不多的情况下明显 提高节点的塑性转动能力，并且能显著提高节点的延性。为了研究内隔板外设加劲肋对钢结构梁-柱节点力学性能的影响，Ch en g和Kim6广西大学博士学位论文 含上下柱变截面异型多点检墀钢框架抗震性A巨研究2223进行了相关研究。研究发现此类节点的延性得到了提高，脆性破坏的现象得到了 改善。国内学者从上个世纪开始也进行了一系列的研究。为了研究钢结构箱形柱与工字 形梁刚性节点的力学性能，石选民网进行了一系列的低周反复加载试验，通过试验获 得了此类节点的滞回曲线和节点核心区的应力分布。为了研究工字梁与工字柱形成的 十字形节点的抗震性能，王珊磔同等进行了一系列的低周反复加载试验，试验结果表 明在节点核心区设置水平加劲肋可以改善此类节点的受力性能并提高其变形能力。为 了研究高层钢结构梁-柱节点的力学性能，陈宏【2刀等人进行了一系列的低周反复加载试 验，在试验结果分析的基础上获得了此类节点的延性、耗能能力、强度和刚度强化等 抗震性能指标，并且提出了合理可用的恢复力模型。为了研究不同焊接孔尺寸和形状 以及附加角焊缝对钢结构梁-柱节点抗震性能的影响，石永久和李兆凡网进行了一系列 的低周反复加载试验，试验研究结果表明，合理的设计焊接孔和提高焊接质量，并且 适度提高其长度可以改善此类节点的应力集中现象，使得节点的破坏形式从焊缝开裂 破坏转变为梁翼缘屈服破坏，从而提高了节点的延性。为了研究H形钢梁与钢管柱隔板贯通式连接节点的力学性能，陈以一进行了低 周反复加载试验,通过试验发现此类节点的滞回性能和柱贯通内隔板式节点比较相似，内隔板的强度和厚度对其破坏模式影响较大，改善节点和梁翼缘的焊接质量可以有效 提高其抗震性能。为了研究使用端板连接的钢结构梁-柱节点的力学性能，郭兵网通过低周反复加载 试验研究了在类节点上设置加劲肋后的滞回性能和耗能能力的变化。宋振森明等人通过循环加载试验，研究表明钢结构刚性梁-柱节点的破坏主要发生 在梁下翼缘与柱连接焊缝附近。近年来，有限元分析法得到了越来越多的国内学者重视和使用，并已发展成为土 木工程领域常用的一种分析手段，许多学者同样作了诸多洋酒。姚国春通过有限元 分析，对一些典型的钢结构梁-柱节点进行模拟，通过数值分析获得了此类节点在受弯 荷载作用下的应力分布情况。为了研究不同局部构造对钢结构梁-柱节点抗震性能的影 响，李兆凡四等采用有限元分析方法对此类节点进行了数值模拟，通过ANSYS软件 获得了试件的应力-应变数据，并重点分析了焊接孔末端的应变。为了研究不同连接方 7广西大学博士学位论文含上下柱变截面异型节点栓墀钢框架抗震性能研究式对钢结构梁-柱节点抗震性能的影响，张莉阳通过有限元数值模拟对全焊和栓焊两种 连接方式的钢结构梁-柱节点进行了一系列的研究。为了研究了水平隔板对钢结构梁-柱节点抗震性能的影响，刘洪波35使用数值分析的方法对钢结构箱形柱与工字梁刚性 节点进行了分析，重点研究了梁翼缘宽度对隔板和节点核心区腹板的影响。除了对常规钢结构梁-柱节点的研究，为了改善此类节点的抗震性能，国内外学者 对节点的梁进行了改变和加强。为了研究了不同形状和开孔梁对钢结构梁柱节点抗震性能的影响，赵大伟和石永 久【36进行了低周反复加载试验，试验研究结果表明狗骨型节点、焊接孔扩大型节点、带长槽型节点的各项抗震性能均优于常规节点。为了研究了狗骨式钢结构梁柱节点的抗震性能，杨尉彪和王芬卬网等进行了此类 节点的低周反复加载试验。试验结果表明削弱梁的截面，将梁端设计成狗骨式可以提 高其抗震性能，并可使得节点在保证刚度和强度的情况下具有更好的延性和耗能能力。郭兵和顾强39,4。1研究了钢结构刚性梁-柱端板节点的抗震性能，通过低周反复加载 试验研究了此类节点的延性和耗能能力，重点研究了端板刚度对此类节点滞回性能和 极限承载力的影响。为了研究了梁腹板开孔对钢结构梁-柱节点抗震性能的影响，王秀丽和沈世钊叫进 行了一系列的低周反复加载试验。试验研究结果表明，改变梁腹板刚度可以改善节点的 破坏模式，使节点由脆性破坏模式转变为梁局部屈曲破坏模式，影响塑性较位置的主要 因素是腹板开孔大小和位置。为了研究了翼缘板加强对钢结构梁-柱节点抗震性能的影响，陈杰和苏明周42进行 了一系列的低周反复加载试验，试验研究结果表明，焊接翼缘板加强可以改变钢结构 节点的塑性较位置，提高其变形能力。使用此类加固方式可以让节点梁端塑性转角达 到0.03ra d。刘占科和苏明周画考虑腹板高厚比、梁翼缘宽厚比和不同加强方式的影响 因素进行了 4个1/2缩尺模型的T形连接试件，采用箱型柱与H型截面梁，进行低周 往复荷载试验。试验结果表明连接的塑性转动能力较差，不能完全满足塑性较转动的 要求，但是节点连接形式较好，保证连接的强度和刚度要求。为了研究了横向加劲板对全焊钢结构工字形梁-柱节点抗震性能的影响，徐洪强阳】等进行了相关试验研究。8广西大学博士学位论文含上下柱变微面异型节点栓焊钢框架抗震性能研究为了研究悬臂梁梁端的刚性梁-柱节点的节点抗震性能，理素杰阳等进行了低周反 复加载试验，试验研究发现此类节点的塑性较出现在梁翼缘上，其抗震性能优于普通 梁-柱节点。为了研究钢结构十字形栓焊混合节点的抗震性能，唐丹姿【46】等进行了有限元分析,通过分析提出了将节点核心区简化为刚性杆和双线性转动弹簧连接的剪切模型。对于 钢结构梁-柱节点的核心区剪切变形的简化计算方法，清华大学石永久47也提出了三线 形模型和计算方法。综上所述，对钢结构梁-柱节点已经形成了较为成熟的理论和方法。这些理论和方 法为研究钢结构异型节点提供了研究基础。1.3.2 钢框架异型节点研究现状为了研究变截面柱异型节点的抗震性能，余洋【48通过有限元软件分析了不同截面 形式和连接方式对此类节点受力性能的影响。莫正贺491通过有限元分析，研究了加焊腹板、加腋两种针对不等高截面梁异型节 点的加固方法对该类节点的受力性能的影响。王万祯同通过拟静力试验，研究了钢结构隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点的 破坏机理，并对试验结果进行分析，获得了此类节点的荷载一位移滞回曲线等抗震性能 指标。彭寿留通过拟静力试验和有限元分析研究了6个不同梁高度比的钢结构异型节 点的抗震性能，为此类节点在火电厂房钢框架中的应用提供了理论基础。白雪倒将节点设计为“弱节点”的形式，并通过拟静力试验和数值分析研究了左右 梁位置偏移的外加强环式钢框架梁柱异型节点的抗震性能，分析了梁偏移高度和外加 强板等对其的影响。孙希倒通过有限元分析和拟静力试验加载方式对左右梁高不同的外加强环式钢 结构梁柱异形节点进行了研究，分析了此类节点的承载能力和破坏模式等抗震性能。隋伟宁网通过ABAQUS有限元，对左右梁高不同的异形钢框架节点模型进行了 弹塑性分析，研究了此类节点的承载力和变形，并提出了相关设计方法。西安建筑科技大学薛建阳和广西大学彭修宁等6碎研究了某大型火电主厂房钢结 9广西大学博士学位论文含上下柱支截面异型节点栓焊钢框架抗震性墟研究构异型节点的抗震性能，进行了 6个左右不同梁截面高度的异型节点的低周反复加载 试验。试验结果表明：核心区剪切变形主要发生在上核心区，最终破坏时箱形梁下翼 缘焊缝开裂；此类节点的滞回曲线比较饱满，低周反复荷载作用下耗能能力较好。影 响此类节点承教力的主要因素是柱轴压比和梁截面高度比，并基于试验结果和有限元 分析建立了抗剪承载力计算公式6*国外对异性节点的研究较少，其中为了研究左右不等高工字钢梁-柱异型节点的抗 震性能，Sa n dra Jorda o等网进行了低周反复加载试验和有限元分析，并提出了此类节 点的相关计算模型。综上所