传统风格建筑钢结构单梁柱中节点和双梁柱中节点试验研究及有限元

８ ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＶｏｌ.４７，Ｎｏ.１０，２０１７工业建筑 ２０１７年第４７卷第１０期传统风格建筑钢结构单梁柱中节点和双梁柱中节点

试验研究及有限元参数分析*

薛建阳 杨 焜 隋 ? 吴占景 乔 聪 刘祖强

（西安建筑科技大学土木工程学院，西安 ７１００５５）

摘 要：为研究传统风格建筑钢结构节点的抗震性能以及各设计参数对节点受力的影响，设计制作了缩尺比例为１∶２.６的１个传统风格建筑钢结构单梁柱中节点ＳＢＪ-１和１个传统风格建筑钢结构双梁柱中节点ＤＢＪ-１，并对其进行了动力加载试验，根据试件破坏过程以及试验所得的滞回曲线和骨架曲线，分析节点的破坏模式、受力特点，并对ＳＢＪ-１试件和ＤＢＪ-１试件的抗震性能进行对比。试验结果表明：节点的屈曲变形都集中于梁端，试件最终破坏缘于梁端塑性铰区的母材撕裂，ＤＢＪ-１试件的刚度和承载能力要显著高于ＳＢＪ-１试件。在动力荷载作用下，试件达到极限点后的承载能力降低速度较快，强度衰减和刚度退化速度较快。在试验的基础上，使用ＡＢＡＱＵＳ有限元分析软件对节点进行了模拟，验证了有限元模型的有效性，通过改变试件轴压比、箱型梁壁厚以及上、下梁间距对节点进行参数分析，结果显示：轴压比越大，试件的刚度和承载能力越低，但影响有限；增大箱型梁的厚度能够显著提高试件的刚度和承载能力；改变双梁柱节点的上、下梁间距时其受力性能影响极小。

关键词：传统风格建筑；钢结构；单梁柱节点；双梁柱节点；动力试验

ＤＯＩ：１０.１３２０４／ｊ．ｇｙｊｚ２０１７１０００２

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔｉｎｓｔｅｅｌｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｙｌｅｂｕｉｌｄｉｎｇａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｊｏｉｎｔ，ａｓｉｎｇｌｅｂｅａｍ-ｃｏｌｕｍｎｊｏｉｎｔ（ＳＢＪ-１）ａｎｄａｄｏｕｂｌｅｂｅａｍ-ｃｏｌｕｍｎｊｏｉｎｔ（ＤＢＪ-１）ｗｉｔｈａｓｃａｌｅｏｆ１∶２.６ｗｅｒｅｍａｄｅａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｅｄｕｎｄｅｒｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｉｎｇ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｕｒｖｅｓａｎｄｓｋｅｌｅｔｏｎｃｕｒｖｅｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｔｅｓｔ，ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎＳＢＪ-１ａｎｄｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎＤＢＪ-１ｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｕｃｋｌｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｊｏｉｎｔｗａｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｈｉｎｇｅａｒｅａｏｆｔｈｅｂｅａｍ，ａｎｄｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｗａｓｄｕｅｔｏｔｈｅｔｅａｒｉｎｇｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｉｎｔｈｅｒｅｇｉｏｎ；ｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎＤＢＪ-１ｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎＳＢＪ-１．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｉｎｇ，ｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｒｅｄｕｃｅｄｆａｓｔｅｒａｆｔｅｒｒｅａｃｈｉｎｇｔｈｅｌｉｍｉｔｐｏｉｎｔ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｓｐｅｅｄｗｅｒｅｆａｓｔ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ＡＢＡＱＵＳｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｊｏｉｎｔｓａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｎｔｈｅａｘｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｒａｔｉｏ，ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｂｏｘｇｉｒｄｅｒ，ｓｐａｃｉｎｇｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｂｅａｍａｎｄｌｏｗｅｒｂｅａｍｗｅｒｅｃｈａｎｇｅｄｆｏｒｐａｒａｍｅｔｅｒａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｒａｔｉｏ，ｂｕｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｗａｓｌｉｍｉｔｅｄ．Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｂｅａｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｃｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｎｄｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｊｏｉｎｔｓ．Ｔｈｅｒｅｗａｓｌｉｔｔｌｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｈｅｎｔｈｅｓｐａｃｉｎｇｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒａｎｄｌｏｗｅｒｂｅａｍｗａｓｃｈａｎｇｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｙｌｅｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｉｎｇｌｅｂｅａｍ-ｃｏｌｕｍｎ；ｄｏｕｂｌｅｂｅａｍ-ｃｏｌｕｍｎ；ｄｙｎａｍｉｃｔｅｓｔ*国家科技支撑计划课题（２０１４ＢＡL ０６Ｂ０３）；国家自然科学基金项目（５１２０８４１１）；陕西省教育厅科研计划项目（１５ＪＫ１４４４）；西安建筑科技大学青年科技基金（ＱＮ１６１２）。第一作者：薛建阳，男，１９７０年出生，博士，教授，博士生导师。电子信箱：ｊｉａｎｙａｎｇ＿ｘｕｅ＠１６３．ｃｏｍ收稿日期：２０１７-０５-１８ 我国是历史悠久的文明古国，具有璀璨的文化

传承，中国古建筑经数千年的发展演化形成了独具

特色的外观和结构体系。古建筑文明作为中华文明

的重要组成部分，应当加以继承和发扬。

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