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榀缩尺比为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-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。