自复位结构体系柱脚节点的抗震性能分析

《自复位结构体系柱脚节点的抗震性能分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、自复位结构体系柱脚节点的抗震性能分析摘要：本文利用ansys有限元软件对自复位结构体系柱脚节点的抗震性能进行了数值模拟研究，分析了该节点在单调荷载作用下和循环荷载作用下的性能。结果表明：该节点具有较高的极限承载力，延性以及耗能性能良好。关键词：自复位，抗震性能，钢绞线。abstract:inthispaper,ansysfiniteelementsoftwareonthestructuresystemresetcolumntheaseismaticperformanceoffeetnodenumericalsimulationresearch,analyzesthenode

2、inthemonotonousloadandcycleloadperformance.theresultsshowthat:thenodehasthehighlimitbearingcapacity,ductilityandenergydissipationgoodperformance.keywords:sincethereset,andseismicperformance,steelstrand.中图分类号：tu973+.19文献标识码：a文章编号：引言钢结构以其良好的延性和抗震性能已经成为震区重要的结构形式，但是历史上的多次震害表明，钢结构在震后存在较为明显的残余变形

3、，给震后结构的继续使用和修复带来了不便，即便可以修复也将花费巨额的资金，因此自复位结构体系被提出，该结构体系具有以下优点：（1）可避免主要构件进入塑性或者只是部分板件进入塑性，使得结构在震后残余变形较小甚至没有残余变形，震后不影响结构的正常使用；（2）利用特殊构件耗能，震后只需对这次要些构件进行检修，降低了震后的维修费用；（3）结构在震后残余变形较小甚至没有残余变形，得结构在震后容易修复。目前国内外针对于自复位结构体系的研究主要集中在节点研究，其中对于自复位梁柱节点的研究较多[1～5]，而对于自复位结构体系柱脚节点的研究还较少[6～7]。1.试件描述试件是按照自复位结构体系

4、柱脚节点的设计方法对原有柱脚进行自复位柱脚节点改造而来的，如图1所示。其中框架柱为焊接工字钢500×300×10×16，柱高6m。为方便钢绞线的设置，在柱底采用设置一个焊接工字钢500×500×20×20作为地基梁。在框架柱腹板两侧对称布置两根公称直径为的1×7钢绞线，因为底层柱的反弯点位于柱高的处，所以将钢绞线锚固在地基梁下翼缘外侧到反弯点之间，其中每根钢绞线的预拉力大小为90kn,其布置图见图2所示。为保证柱和地基梁的有效连接以及耗能板和紧固板的有效连接，如图4所示，从h型钢hm600×300×12×20中剖分出一个l型钢作为柱与地基梁的连接件，同时作为耗能元件，其宽度

5、取与柱同宽，耗能板中削弱区的长度为250mm，宽度为70mm，为防止削弱区边缘的应力集中，在耗能板削弱区与其他板件连接处做半径为50mm的倒角。节点中的螺栓均采用选用8.8级高强度螺栓m22，按现行规范对螺栓施加预拉力，板件接触面的摩擦系数取。试件对应的柱轴压比为0.2。图1base试件图2钢绞线布置图2.有限元模型的建立[8～9]模型中的型钢柱、型钢梁、螺栓、耗能元件等采用三维实体单元solid45来模拟，钢绞线采用杆单元link8来模拟。本文中的材料模型采用vonmises多线性随动强化模型（mkin），性材性均采用名义值，材料选用q345钢，其材料性能指标均取名义值，

6、，，弹性模量，强化模量。节点的有限元模型如图3所示。图3节点的有限元模型3.模拟结果分析3.1单调加载性能base试件在单向荷载作用下的荷载位移曲线如图4所示，当位移荷载达到15mm时，试件刚度开始下降，此时节点中耗能板开始屈服；当位移荷载达到35mm时，耗能板完全屈服，刚度在耗能板屈服前和屈服后有比较大的差别，这是因为在加载过程中柱底发生转动，节点逐渐接近于铰接节点，此时的节点刚度主要由钢绞线提供；荷载位移由35mm到达90mm的过程中，bases试件的刚度基本没有变化；当位移荷载达到90mm时，节点的承载力开始有所下降，这时荷载位移的增大和柱中轴力的增大（钢绞线拉长引起

7、）以及较大的侧向位移会导致柱的屈曲。图4base试件的单调加载荷载-位移曲线3.2滞回性能图5是base试件的滞回曲线，从图中可以看出节点的滞回性能比较稳定，当节点的荷载降为0时，节点的位移也为0，说明节点具有很好的自复位能力；在位移荷载超过80mm后，节点的刚度和强度没有明显的退化；当柱顶位移荷载达到80mm层间位移转角达到0.02时节点的弯矩值为，与设计中计算而得的节点弯矩相差17.7％，这是由于在节点设计中未考虑盖板与耗能板之间的摩擦力对节点弯矩的贡献。图6是钢绞线中的拉力随着位移荷载变化的曲线。从图中看出，