H型钢对SHS柱浇模板区节点的抗震性能预备完成——毕业论文.docx

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1、关于H型钢的抗震性能对SHS柱浇模板节点的影响WeiWangahChengFangW,YiyiChena,b,MingxingWangba同济大学土木工程减灾国家重点实验室，上海200092b同济大学土木工程学院结构工程系，上海200092摘要：本文对铸钢技术在钢管节点抗震设防中的应用前景进行了探讨。所考虑的铸模接头是连接区、梁连接区和柱连接区，以及节点几何结构都是经过精心设计的，以克服常规节点可能存在的一些与断裂有关的问题。研究开始d通过一系列拉伸和周期性的优惠券测试，全面了解在不同的关键位置的整个铸造模块接头的材料特性，其中材料一般为S。具有足够的延性，明显的应变硬化，一致的屈服和极限强度

2、，以及丰满的滞回响应。下面的子框架试验包括两种铸模接头。（A型和B型）每种连接类型都有两个柱载比。每个试件代表一个典型的子框架，由一个铸模节点和连接梁和柱组成。所有标本S具有良好的延性和耗能能力。在远离柱面的焊接区未观察到断裂现象，导致延性断裂延迟至OCCUR在铸造模块的接缝内有很大的漂移。此外，还充分调动了面板区的剪切变形，并以子框架的耗能机理为特征。d受剪力板区和梁截面受弯屈服的联合作用。并重新讨论了试件强度和刚度的规范设计表达式，并进行了设计。终于达成了协议。1 .介绍长期以来，人们都认识到梁柱节点在控制地震作用下的结构破坏中起着至关重要的作用，但直到北岭地震和地震发生后，才认识到这一点

3、。科比的地震，人们开始意识到缺乏效率的常规全约束梁柱焊接接头被广泛用于抗弯钢在那个时间框架，但在地震中以脆弱的方式广泛失败。随后的调查显示，这些接头的失效主要是在连接梁法兰的焊接区引起的。焊接质量差、热影响区应力条件复杂是导致接头脆性断裂的主要原因。此外，当接头发生大变形，板区扭结效应影响应力流动，焊缝的抗裂性进一步降低叫在过去的两年内抗震工程师团体一直在追求新的抗震梁柱节点设计程序和理念。而各种新的关节类型和接合方式尾矿指南是为了改善它们的抗震性能而提出的，其基本概念是普遍的，即减少或重新引导易断裂部位的应力流动需求，从而降低t值和他的焊接断裂电位。在改进常规钢接头设计以抵御地震作用的同时，

4、铸钢技术可以解决上述焊接断裂和应力问题。w问题，最近出现在地震应用中。在结构工程领域，铸造组件的早期使用主要用于重型工业建筑和海上平台。在高周疲劳性能良好的地方是可取的。如今，在空间框架（如体育场屋顶）和要求美观的结构仅口EXhi）中，使用了浇铸模块节点（节点）。（B）使用这种接头的主要目的之一是避免因构件连接处的复杂焊接而引起的应力集中和残余应力随着铸钢件质量的不断提高，铸造技术在过去的几年里得到了发展。几十年来，研究兴趣已经超越了现有领域，转向在正常建筑框架中更普遍使用的目标。KaSai和Bleiman使用铸钢拱支架为了加强梁柱节点附近的梁翼缘刚度，并成功地将梁截面上的塑性较链强制发生在距

5、梁柱安全距离的位置上。弗莱希曼和萨默研究了一种新型抗震节点的循环性能，该节点配置了耗能铸钢模块连接件。连接器，它们是为了很好地适应地震过程中的延性/变形需求，将车间焊接到梁法兰上，然后现场用螺栓固定到柱法兰上。Tong&bra;10&ket等人略微改变了这一点通过考虑梁法兰和铸造模块连接器之间的螺栓连接（而不是车间焊接）来连接类型。在这种情况下，变形的连接器可以很容易地在地震后更换。这样可以减少ES和维修工作量。这两种连接类型都是由弗莱希曼和萨默明和汤等人提出的J划具有良好的延性和耗能能力。进一步推进工作关于模组连接器，弗莱斯奇曼等人。UL12提出了另一种能量耗散概念，即通过面板区域屈服于与相

6、邻Be焊接的铸模节点。AMS和柱体，以及焊缝被移离面板区域。大量试验表明，铸模板区具有显著的延展性和有效的能量耗散性。n有明显的加工硬化。在建筑框架和桥梁中，其他结构构件（如支撑构件连接器）也考虑了铸造模块组件101支尽管钢浇铸在结构中的应用在过去十年中一直受到人们的关注，但对其在传统建筑框架中的应用的研究是：还处于早期阶段。在抗震节点设计领域，一些研究主要集中在开口梁柱节点（以下简称“开截面节点”）上。而对于开口截面梁（如H型钢）到管柱节点的铸钢工艺，目前还缺乏相关的信息。钢管柱正逐渐成为主流结构形式。由于它们固有的美学和结构效益2叫尤其是钢管混凝土结构在世界范围内得到了广泛的应用，特别是在

7、现代高层建筑中更是如此建筑。按惯例，H梁的翼缘为n。通常焊接到管状柱面，这增加了焊接区断裂的风险。此外，内部加劲肋通常与梁f的高度相同。在柱壁处引起双面焊接，可能进一步恶化焊接区的抗震性能，特别是当柱壁厚度较小时。替代溶质组件包括使用通过隔板、隔板外环ROM,但大多数这些关节的细节涉及复杂的焊接模式，容易出现焊接缺陷，应力集中，在地震作用下，热影响区附近的材料性质受到破坏。此外，建筑师在使用这样的解决方案时可能会陷入两难境地，例如隔膜的暴露不是AEST0令人愉快的是，为了解决这些问题，本研究提出了一种新型的管柱节点抗震H型钢节点。铸模接头是关节的整体总成。Ne,梁连接区和列连接区。测试计划分两

8、个阶段进行,第一期测试包括一系列的拉伸优惠券测试，目的是全面了解通过对不同关键部位的整体浇铸接头的材料性能进行了试验研究，研究了采用两种浇铸模式的亚框架的循环性能。还有提到不同柱载比下的Ar节点。对试件的强度、刚度、延性和耗能特性进行了详细的讨论，并提出了设计意见。2 .测试程序2.1 试件与设计理念铸模节点的设计是为了解决传统的H型钢柱节点可能存在的三个主要问题。第一，为了减轻交界处的失真效应。梁法兰和柱面，接合处的刚度局部增加，通过过滤界面，如果有的话，可能出现扭结效应，如果有的话，应适度开发；其次，过滤梁和柱之间的界面也可以允许平滑的应力流动并因此减轻应力集中；第三,重新定位焊缝和相关的

9、热影响区,从梁到柱界面有一定的距离，断裂明显延迟，预计在铸模接头内（以延展性方式）而不是在焊缝处发生断裂。重获每个铸模接头由三个单一的模块组成。对于A型接头，四根梁连接是独立的连接到四柱面，而对于B型接头，四梁连接的法兰被“合并”成一块“外隔膜”，从而使应力更平滑。流动在柱和横梁法兰之间传递。为了美学目的，外隔膜的设计非常有限的扩展环宽度。内部加强板也在融合在关节区，使得在梁缘和柱面的连接处形成丝状的十字架。这些内部加劲肋是允许混凝土浇筑的局部加劲肋。Gh在必要时（在研究中不考虑）。圆角半径为梁法兰厚度的两倍。铸模节点的梁和柱连接连接到相邻梁、柱全焊透坡口焊缝。铸造模块连接的详细尺寸见图1（b

10、）o共测试了4个亚框架试件，其中2个为A型模铸接头，其余2个为B型模铸接头。G20Mn5QT铸钢22WAS用于所有铸模接头。对于每种试件，柱均采用两级载荷比，分别为0.1和0.3。负荷比被定义为加荷比。FyCAc,其中FYC=冷成型柱的屈服强度（平坦部分），ac=冷形柱的横截面面积。为了便于参考，每个标本都有一个特别法。EN代码从连接类型开始，以列负载比结束。例如，试件A-0.3表明采用了A型模铸接头，载荷比为0.3。每人连接，两个梁杆（相对位置）连接到Q345（名义屈服强度=345mpa）h6003001822装配梁，上下柱连接到q34。5h40016个冷缝方管柱。因此，制作了一个由两根梁和

11、两根柱组成的子框架，由位于中间的铸模节点连接。r循环试验。除了四个试件所用的四个铸模接头外，我们还制造了一个完整的铸模接头，以全面了解铸钢材料Po在不同的关键地点。Fig.l.试验样品：（八）铸造模组接头的基本部件；（B）试样的尺寸。目前试件的主要设计思想是利用其良好的板区剪切变形能力，提供主要的延性供应和耗能。以前的研究表明d面板区具有良好的滞回性能和稳定的能量耗散t231o而强迫形成塑性钱的梁截面仍然是一个主流的设计原理对于抗震弯矩框架,面板区剪切对塑性变形贡献的巨大潜力也得到了广泛的认可24,25。因此，它现在己被普遍接受。在地震作用下，剪切和梁截面板带的组合可以提供可靠的延性供应和耗能

12、源，前提是不要过早向外倾斜。因此，本研究的设计理念是确保板区具有移动性很好的剪切变形能力。同时，梁截面的屈服也可以得到发展。因此，整个节点的屈服性能/顺序可以通过相对梁板强度比来控制，这可以用Vmyvpzy或vmp/vpzp来表示。&bra;3&ket;其中当相邻梁的第一屈服时Vmy=在面板区域处的剪切力时，VPZY=面板区域的屈服阻力，VMP=当相邻梁经历FU时在面板区域处的剪切力将截面屈服（塑性较形成），和VPZP=极限塑性剪切阻力。前者理论上表示梁和PA的相对屈服强度。在区，其中一个比大于团结表明剪切屈服首先发生在面板区。后者的比值反映了梁和板的相对极限强度。结果表明，在梁截面塑性较形成

13、之前，板区的极限抗剪强度达到了极限剪切强度。在面板区域施加的剪切力可以是EX。按：V = (MJM,2)%+匕2dftbf2(1)其中db=梁的深度,tbf=梁法兰的厚度,mbl和mb2是梁在节点两侧的弯矩，VCl和Ivc2是在节点处产生的柱剪力。e接头的顶部和底部，如图所示。2.需要注意的是，对于测试设置（如后面所讨论的），VCI和vc2等于列尖处的水平反应，因此它们c在荷载平衡条件下很容易得到。当取梁截面的屈服弯矩Mby和塑性弯矩MBP时，所得的VMy和VMP可以很容易地从Eq中得到。（I）o管柱板区的名义屈服阻力可用同表示：1.=（2）其中n=柱载比，fyv=柱材料屈服抗剪强度，dc=柱

14、深，TC=管柱壁厚。对于面板区VPZP的极限阻力，请执行以下操作当柱载比小于0.75时，可采用基于鞍钢规范【27】的公式：v.=o.6o.)(3)其中FY=梁材料屈服强度,bc=柱法兰宽度,db=梁深度,tcw=2tc,tcf=tco应该指出的是。基于早期的理解由KraWinkIer进行的研究固，如方程中所述。当剪切变形达到屈服变形的4倍时，假定达到极限抗力。1.=O.554G（I+（4）dbd&w另一种方法是，中国规范网建议用一个简单的表述来考虑面板地带的极限抗(5)剪能力:%,=43u在确定铸模节点尺寸时，需要满足常规抗震设计要求。根据中国抗震规范足够的抗剪能力需要确保面板区，对于管状柱，

15、应满足以下方程：y2Mhn-43v（-rc）.1.8rc,（4-如）y2Mhn/、oralternatively1.0（6）4/3A（4-1）（4T）L其中W=根据设计地震烈度和场地条件而定的折减因子，取值范围在0.60.7之间。为了最大限度地提高面板区域的延性，它提供了S决定把这个比率用当量表示。（6）接近1.0。换句话说，面板区的抗剪能力一方面被设计成足够强/硬（以满足基本规范要求），另一方面，表现出良好的变形能力（通过使当量比。（6）接近统一）。取w=0.7,考虑铸钢名义屈服强度为300MP。A（对于面板区和梁链），铸模接头的最终几何配置导致当量比约为0.97o（6）O当不考虑设计因素时

16、，即w用2tc代替移动和1.8tc,名义VMy/Vpzy和VMp/Vpzp比值分别为1.28和1.10这表明面板带相对较“弱”，因此剪切变形。可合理开发面板区，以保证可靠的耗能源。应该指出的是，在主要的地震标准中，现有的有关相对梁对一板区强度设计还不够充分且不一致，以上设计理念只能作为对板区强度的初步评价（从而进行初步的评价）。关节尺寸的确定，通过物理测试充分评估了样品的实际循环行为，详见第3节。2 .2.测试设置、过程和仪器试验计划分两个阶段进行。第一阶段试验的主要目的是全面评估铸模接头关键部位的铸钢材料性能。丰富材料属性数据池。在第二阶段试验中，研究了采用铸态模块节点的子框架的循环性能这些样本被设计成表示t。钢框架结构中典型的内梁柱组件。梁的总跨度为4.5m,柱的总高度为LC=