短T型钢扩孔连接钢框架性能化设计

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为了发挥短T型钢扩孔连接钢框架在性能化设计中的优势,使其在实际工程中具有良好的实用性和推广价值,本文首先参考国内外相关文献和规范提出了一种适用于短T型钢扩孔连接节点初始刚度的计算方法,并建立其弯矩-转角曲线,用于性能化设计中对短T型钢扩孔连接节点的模拟;接着通过非线性时程分析,研究了短T型钢扩孔连接钢框架位移曲线的影响因素及其规律,以指导短T型钢扩孔连接钢框架基于位移的性能化设计;最后,提出了一种考虑高阶振型影响的短T型钢扩孔连接钢框架基于位移的性能化设计方法,并运用该方法对12层短T型钢扩孔连接平面钢框架进行了设计。通过上述研究,本文得出以下主要结论:(1)本文所提出的短T型钢扩孔连接节点初始刚度的计算方法具有足够准确性,结合节点的滑移弯矩、扩孔尺寸和无扩孔节点的转角延性系数,即可建立短T型钢扩孔连接节点的弯矩-转角曲线。(2)各楼层位移和层间位移角随着地震峰值加速度的增加而增大,结构层数对其增幅的影响不明显;对于中高层短T型钢扩孔连接钢框架,由于扩孔的原因,更应考虑高阶振型对位移曲线的影响;梁截面保持不变时,节点承载能力系数α越大,则结构各层楼层位移和层间位移角越小,最大层间位移角所在楼层越高;柱截面保持不变时,节点承载能力系数α越大,则结构各层楼层位移和层间位移角越大,最大层间位移角所在楼层越低;在相同梁柱截面的情况下,可通过调整扩孔尺寸减小钢梁端部内力,同时也会增大楼层位移和层间位移角。(3)将短T型钢扩孔连接钢框架的性能水平分为功能完好、使用良好、生命安全、防止倒塌四级,采用层间位移角量化上述四个性能水平,各个性能水平所对应的最大层间位移角分别为1/300、1/200、1/100、1/50,并结合四个地震设防水准建立了短T型钢扩孔连接钢框架的性能目标。(4)本文提出的短T型钢扩孔连接钢框架基于位移的性能化设计方法不但能够满足性能化设计的多重设防理念和控制结构在不同地震设防水准下的性能,而且通过合理选择扩孔尺寸可有效减小钢梁端部内力,防止构件损伤而影响结构整体性能,有利于震后结构使用功能的延续和减小震后修复成本。算例分析表明,本文提出的性能化设计方法简单实用、便于操作,能够很好地发挥短T型钢扩孔连接钢框架在性能化设计中的优势,拓展了传统性能化设计思路。
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