高层钢框架新型梁柱节点抗震性能试验研究

钢结构梁柱节点抗震设计探讨摘要：本文通过震害举例，分析了引起梁柱节点破坏的几个原因，论述了梁柱节点常用的处理方法及其特点并提出了几点建议。

关键词：梁柱节点，抗震设计，强节点弱杆件，建议Abstract: this paper through the earthquake damage for example, analyzes the cause of destruction beam-column joints for several reasons, this paper discusses the methods of dealing with the commonly used beam-column joints and its characteristics and puts forward some Suggestions.Keywords: beam-column joints, seismic design, strong weak stem a node, the proposal一、前言近年来，钢结构的应用越来越广泛。

建筑钢结构以其卓越的抗震性能，轻质高强和安装方便等特点日益受到人们的青睐,在商场、展厅、大型场馆、多高层及超高层等建筑中日益得到应用，如上海金茂大厦、深圳地王大厦、深圳证券交易所、深圳太平金融大厦等。

在多层和高层建筑钢结构的抗震设计中，梁柱刚性连接节点是其中的一个非常重要的组成部分，其设计得是否合理将直接影响到结构的安全及稳定。

从以往的震害情况来看，梁柱节点又是破坏多发的部位之一，因此，必须对梁柱节点的设计给予足够的重视。

二、震害举例及原因分析⑴墨西哥地震1985年，墨西哥西海岸发生里氏8.1级地震，造成城区内102栋钢结构房屋破坏，震后经调查，钢框架的破坏主要发生在梁柱节点连接处。

⑵美国北岭地震1994年，美国北岭地震中有100多栋钢结构建筑在梁柱节点处发生了断裂，震后对2066栋钢结构建筑进行考察发现，其中50%在梁柱节点梁端的下翼缘焊缝处有损坏，20%在上翼缘焊缝处有损坏，且断裂发生时梁端翼缘未见明显屈服。

钢结构框架梁柱节点性能分析摘要：钢结构框架梁柱节点施工是提升建筑抗震性的主要工序，因此应优化梁柱节点的质量。

本文通过概述钢结构框架梁柱节点内容，围绕有限元模型、载荷等方面研究钢结构框架梁柱节点性能，分析多种要素对于节点性能的影响，为优化节点质量提供参考意见，提升建筑工程整体质量，突出项目结构的抗震性能。

关键词：建筑工程；钢结构框架；梁柱节点前言：钢结构具有韧性塑性强、重量轻、制造简便的优势，该模式在建筑工程中的应用可以缩短施工周期、提升抗震性能。

其中梁、柱节点是框架关键连接位置，其性能会决定框架结构在载荷基础下的整体性。

因此，有必要深入分析钢结构框架梁柱节点的实际性能，实现构件和节点的标准化设计，优化节点性能。

1钢结构框架梁柱节点概述1.1刚性连接模式其一，全焊连接。

借助融透的方式焊接梁上下翼，通过双面胶焊接腹板。

上述连接模式对于焊接技术要求较高，若操作失误会导致应力集中，对施工结构受到影响。

其二，全栓焊接。

借助T型钢，使用高强螺栓连接梁翼和柱翼，不会产生三向应力和残余应力。

其三，混合连接。

该模式包含两方面内容：一方面是利用融透焊接梁上下翼，并通过大刚度角钢连接高强螺栓，借助剪力板连接柱翼和高强螺栓。

多层钢结构中主要利用刚性连接梁柱，通过柱贯通方式连接框架柱和梁。

针对抗震部分，应确保梁翼缘厚度和加劲肋相同。

若属于非抗震区域，加劲肋的厚度应≥梁翼缘厚度的1/2，满足板件的实际宽厚比值，防止连接节点受到破坏。

1.2柔性连接模式柔性连接又称为铰接连接，在梁侧无线位移，不过可以进行自由的转动。

该模式包含承托、端板以及角钢三方面。

其中，角钢主要连接柱和梁腹板，可以借助连接板替代角钢。

端板连接模式和角钢相同，但不可替代。

利用承托连接模式连接柱的腹板时，主要将厚板当作承托构件，防止柱腹板弯矩较大，确保偏心力矩传输至柱翼位置。

2钢结构框架梁柱节点性能研究2.1构建有限元模型本课题主要借助有限元软件，依据相关学者关于连接节点的研究内容，构建建筑工程中钢框架梁的非线性节点有限元模型，分析其中力学性能的差异性，为后续工程梁柱节点连接模式提供新思路[1]。

钢框架梁柱端板连接节点的抗震设计方法摘要：文章主要对钢框架梁柱端板连接节点的抗震设计方法进行探究。

具体是在对节点传力机理概述的基础上，对加盖板节点加强方法、梁柱局部削弱方法以及弧板与垫板处理方法进行探究。

希望上述抗震设计方法的科学应用，在降低钢框架梁柱端板焊接缺陷问题方面体现出巨大应用价值。

关键词：钢框架；梁柱端板；连接节点；抗震设计方法钢框架梁柱端板连接节点的抗震性能是钢结构设计全程的关键内容。

在多高层钢框架内常用的梁柱节点连接形式为梁翼缘和柱焊接、梁腹板和柱用高强螺栓连接的栓焊混合节点。

北岭地震与日本阪神地震使人类赋予钢框架结构节点抗震设计工作高度的重视。

基于此，本文做出相关论述内容。

1.节点传力原理端板连接大体上是由螺栓、端板、加劲肋等结构构成，梁柱截面通常为热轧或焊接型钢。

梁和端板两者通常对坡口位置施以对接焊缝措施。

对于地震高发区内的端板连接，端板多应用两端外伸式，其宗旨在于承受循环荷载[1]。

节点传送的荷载多数为梁端弯矩、剪力和轴力，其中轴力可以忽略不计，弯矩与剪力大体上是借助端板、螺栓以及端板与柱翼缘间的衔接面传递至柱。

基于梁端主应力矢量逐渐传导至梁翼边界这一实况，所以可以将弯矩简化成一对分别施加在梁上下翼缘的力偶，拉区荷载由翼缘两端螺栓共同承载，压区由翼缘处衔接面传导；剪力起初是由梁腹板传送至端板，继而以端板衔接面为媒介传送至柱翼缘。

加劲肋一旦被安设在柱腹板上时，上下加劲肋会把梁端力偶分别传送给柱腹板，最终使节点域柱腹板的主应力矢量大体呈45°方向，等同于腹板为纯剪状态。

2.梁柱节点的抗震设计2.1加盖板——节点加强加盖板节点实质上就是在节点部位梁的上下翼缘外侧焊接的楔形钢板，在施工尝试通常应用坡口全熔透法对接焊缝与角焊缝分别与柱翼缘以及梁翼缘衔接，从而使焊缝截面规格大于单一翼缘截面规格的120%，盖板长度最好设定为0.3 hb 并且大于1 70mm（hb为梁截面高度）。

提高钢结构梁柱焊接节点抗震性能的探讨【摘要】本文主要围绕着钢结构梁柱焊接节点抗震性能的一些主要问题，针对其焊接节点的结构特点和地震的破坏的特征，深入分析了焊接节点的抗震设计，以期可以为提高钢结构梁柱焊接节点的抗震效果提供参考。

【关键词】钢结构梁柱；焊接节点；抗震性能一、前言近年来，钢结构房屋建筑的数量不断增多，钢结构被广泛应用在工业和民用建筑中，在钢结构建筑工程建设中，梁柱焊接节点的抗震性能设计至关重要，关乎钢结构建筑的使用效果。

二、钢结构梁柱节点的基本特性1、刚性连接节点，从保证构件原有的力学特性来说，在连接节点处应保证其原有的完全连续性。

这种构造能使所连接的构件之间夹角在达到承载能力之前不发生变化，其连接强度应不低于被连接构件的屈服强度。

2、半刚性连接节点，能保证其承载力等于或大于构件的承载力，但由于所采用的连接方法和细部构造设计的关系，致使连接节点的弹性刚度比构件的弹性刚度低，这样的节点形式作为设计要求一般不采用。

3、铰接连接节点，从理论上讲是完全不能承受弯矩的连接节点，因而一般不能用于构件的拼接连接。

铰接连接节点通常只用于构件端部的连接，比如柱脚、梁、析架和网架杆件的端部连接等。

三、钢结构梁柱节点破坏分析根据作者多年的实践经验，认为钢结构梁柱节点破坏的形态主要有如下几种：第一，梁翼缘的应力不均匀分布引起的脆性破坏。

钢结构连接主要采用内隔板式、外隔板式和内外隔板式等3种方式，而在工程实际中普遍使用的是第3种连接，在大量的地震中，内外隔板式梁柱节点的脆性破坏都是从焊缝端部的焊趾开始。

同时，试验表明梁体的翼缘在靠近节点焊缝处的应力分布极其不均匀，在距离柱边一个翼缘宽度以外，应力分布逐渐均匀。

根据试验绘制的翼缘应力分布图，靠近焊缝处梁体中轴线处的应力小，边缘的应力大；距离节点焊缝距离越远应力分布越均匀。

普通节点在梁端竖向荷载作用下的应力分布图也可以看出粱的翼缘的应力分布，既边缘应力大，中间应力小。

型钢混凝土柱抗震性能的研究摘要：型钢混凝土异形柱结构是一种新型的组合结构，将型钢与异形柱结合起来，克服了钢筋混凝土异形柱承载力较低、抗震性能较差、适用范围有限等弱点，同时具有异形柱结构框架柱在室内不凸出、布置灵活、美观实用等优点，因此这种新型组合结构具有一定的应用前景。

本文分析了型钢混凝土柱抗震性能的研究。

关键词：型钢混凝土柱；抗震；性能我国人口多、资源匮乏，特别是随着我国都市化、城镇化建设的进展，对高层、超高层建筑的需求越来越多。

而型钢混凝土柱截面形式又特别适合高层、超高层建筑支柱采用，但国内外有关预压型钢混凝土柱技术资料很少，研究成果也不是很多。

1 试验概况1.1 试件设计与制作设计两种新型截面型钢混凝土柱：试件SRC2 内含带翼缘的十字型钢，型钢外翼缘和混凝土保护层内侧相贴；试件SRC3 ～ SRC5 的型钢沿2个主轴旋转45°斜向布置，型钢翼缘宽度约为试件SRC2 型钢翼缘的1 /2。

为便于对比还设计了1 根普通十字型钢SRC柱，试件编号为SRC1，为了对混凝土达到更好的约束效果，箍筋采用四边形连续螺旋箍筋，根据混凝土保护层厚度和型钢尺寸确定箍筋边长，利用钢筋弯曲机加工成形，绑扎时先将纵筋按间距焊在内箍上，然后将型钢自上而下放置于焊好的钢筋框架内，并于上下两端进行固定。

1.2 材料力学性能实测型钢翼缘和腹板的抗拉强度分别为348.6MPa和323.5MPa，纵筋和箍筋的抗拉强度分别为514MPa和332.6MPa。

屈服强度取卸载时材料0.2%残余变形所对应的应力值。

采用C40商品混凝土，所有试件为同一批浇筑，同时采用自然养护。

试验前对预留的8个边长为150 mm 的标准立方体试块进行测试，得到各个试块的强度指标如表3所示，则混凝土平均立方体抗压强度标准值fcu，k为51.5N/mm2。

1.3 量测内容。

试验量测的主要内容有：柱顶竖向荷载、柱顶水平荷载、柱顶水平位移、柱塑性铰区域纵向钢筋、箍筋和型钢的应变值。

型钢混凝土梁柱框支剪力墙抗震性能研究近年来，地震灾害时有发生，给各种地区造成了严重的损失，因此，追求抗震性能更好的建筑材料和结构已经成为极其重要的研究课题。

型钢混凝土梁柱框支剪力墙是一种结构型号，具有优良的抗震性能，在防止或减少地震灾害的同时，也可以提高结构的使用寿命。

因此，研究型钢混凝土梁柱框支剪力墙的抗震性能是非常有必要的。

首先，型钢混凝土梁柱框支剪力墙是一种结构形式，它由型钢混凝土梁、柱、框架和剪力墙组成。

型钢混凝土梁、柱和框架具有优良的抗弯性能，可以抵御巨大的弯矩，而剪力墙可以抵抗弯矩和剪切力，从而起到阻止结构折叠的作用。

这种结构的抗震性能取决于受力的剪力墙抗震性能的强度和刚度，以及其他构件的抗震性能。

其次，要提高型钢混凝土梁柱框支剪力墙的抗震性能，可以采取许多重要措施。

首先，应该采用质量优良的混凝土和钢材，保证剪力墙具有足够的强度和刚度，以及其他构件具有良好的抗震性能。

其次，应注意合理设计和施工，提高构件的质量，合理布置剪力墙，并采用相应的防震设施。

此外，对型钢混凝土梁柱框支剪力墙的抗震性能的研究也是非常重要的。

例如，研究各种地震类型对结构的影响，如何提高结构的抗震性能，以及在地震作用下如何减少结构损坏的方法等。

科学家和工程师应该认真探究，以提高结构的抗震性能，有效地防止或减少地震造成的损害。

综上所述，型钢混凝土梁柱框支剪力墙是一种具有优良抗震性能的结构型号，既可以防止或减少地震灾害，又可以提高结构的使用寿命，因此，研究型钢混凝土梁柱框支剪力墙的抗震性能是非常有必要的。

型钢混凝土梁柱框支剪力墙通过采用质量优良的材料、合理设计施工以及防震设施等措施，可以提高其的抗震性能，而相应的研究也有助于更好地抵御地震灾害。

about 7.0%, the ductility coefficient improves by 21.1%, the node rigidity and the degradation of bearing capacity has been improved. Therefore, this frame should be restrict the column axial compression ratio appropriately and be minimized the angle bolts margins within the required range in order to increase the joint stiffness, and improve the frame ductility.Another, three frame models were built by using ABAQUS finite element software in the test, The results of the simulation and the test were compared based on the analysis. the gap between the two results is range from 2.8% to 16.2%. On this basis, a composite frame of three-layer one-span was designed, forcing loads in the situation of frequently occurred earthquake and rarely occurred earthquake with quivalent base shear method. Ultimately the storey drifts of this frame meet the requirement of the seismic code.Key Words：Partially encased concrete composite column；Top-seat angles；Composite frame；Seismic behavior；Finite element analysis* This study is supported by the National Natural Science Foundation（51268042）目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 PEC柱的形式及优点 (1)1.2 梁柱节点的种类 (1)1.3 梁柱连接节点的典型构造 (2)1.3.1 刚性连接节点 (3)1.3.2 铰接连接 (3)1.3.3 半刚性连接 (3)1.4 半刚性连接钢框架的优越性 (4)1.5 研究与应用现状 (4)1.5.1 H型钢部分包裹混凝土组合结构 (4)1.5.2半刚性连接钢框架的试验研究现状 (5)1.5.3半刚性连接钢框架理论研究现状 (7)1.6PEC柱—钢梁角钢连接框架应用的主要问题 (8)1.7 课题提出背景及本文研究内容 (8)2 部分包裹混凝土柱半刚性框架的试验研究 (10)2.1 概述 (10)2.2 试件设计与制作 (10)2.3 材料性能 (11)2.4 试验加载及制度 (12)2.5 试验数据采集 (13)2.5.1 应变片及应变花位置 (13)2.5.2 位移计位置 (15)2.6 试验过程与特征分析 (15)2.6.1 KJ-1试验现象 (15)2.6.2 KJ-2试验现象 (16)2.6.3 KJ-3试验现象 (17)2.6.4破坏特征与破坏机理分析 (18)3 抗震性能与应变分析 (19)3.1 滞回性能 (19)3.1.1 滞回曲线 (19)3.1.2 骨架曲线 (20)3.2 承载力退化 (21)3.3 刚度退化 (23)3.4 延性分析 (26)3.5 节点初始转动刚度 (27)3.6 应变分析 (30)3.6.1 节点核心区剪应变 (30)3.6.2 角钢应变 (32)3.6.3 角钢、梁端、柱脚应变分析 (33)3.6.4 角钢、梁端、柱脚屈服先后顺序分析 (33)3.6.4 内力分析 (39)3.7 小结 (41)4 有限元分析 (43)4.1 概述 (43)4.2 建模过程 (43)4.2.1 材料属性及本构关系 (43)4.2.2 网格划分 (45)4.2.3 接触与约束 (45)4.2.4 螺栓预紧力及边界条件 (45)4.3 模拟结果与试验对比分析 (46)4.3.1 破坏形态 (46)4.3.2 数据对比 (49)4.4 PEC柱—型钢梁角钢连接三层框架抗震性能分析 (50)4.4.1 拟静力加载条件下抗震性能分析 (50)4.4.2 地震作用下抗震性能分析 (52)4.5 小结 (55)结论 (56)参考文献 (58)在学研究成果 (62)致谢 (63)1 绪论1.1 PEC柱的形式及优点PEC柱为英文Partially Encased Concrete Composite Column的缩写，即部分包裹混凝土组合柱，为近年来出现的新型构件。

钢筋混凝土柱-板节点抗震性能试验研究一、研究背景钢筋混凝土结构是一种常见的建筑结构，其节点作为结构中的重要组成部分，对结构的整体性能起着至关重要的作用。

在地震等自然灾害的冲击下，节点易受到破坏，从而影响整个结构的稳定性和安全性。

因此，对钢筋混凝土节点的抗震性能进行深入研究，提高其抗震性能，具有非常重要的意义。

二、研究目的本研究旨在通过试验，探究钢筋混凝土柱-板节点在不同受力状态下的破坏机理和承载性能，为提高结构抗震能力提供参考。

三、试验方案1.试验对象本试验选取的是常见的钢筋混凝土柱-板节点，柱截面尺寸为400mm×400mm，钢筋种类为HRB400，混凝土强度等级为C30。

板厚为100mm，钢筋种类和混凝土强度等级与柱相同。

2.试验装置试验采用静力加载方式进行，采用液压伺服试验机进行加载。

试验装置主要包括静力加载系统、数据采集系统、图像采集系统等部分。

3.试验方案试验分为两组，一组为正常受力状态下的试验，另一组为侧向受力状态下的试验。

正常受力状态下的试验按照设计荷载进行加载，加载过程中记录节点的位移、应力等数据。

侧向受力状态下的试验按照不同的偏心距进行加载，分别为0、50、100、150、200mm，记录节点的位移、应力等数据。

四、试验结果与分析1.正常受力状态下的试验结果正常受力状态下的试验结果表明，节点在荷载作用下呈现出较好的整体性能，节点的承载力较高，破坏模式主要为柱端开裂和板中心下沉。

在试验过程中，节点的位移随荷载的增加而增加，但位移量较小，表明节点在正常受力状态下的变形较小。

2.侧向受力状态下的试验结果侧向受力状态下的试验结果表明，节点的承载能力随偏心距的增加而减小，破坏模式主要为柱端开裂和板中心下沉。

当偏心距达到150mm时，节点的承载能力明显下降，在荷载达到设计荷载的60%时，节点已经发生了破坏。

此时，节点的位移随荷载的增加而增加，位移量明显大于正常受力状态下的位移量。

第10期2021年4月No.10April ，2021新型装配式梁柱节点耗能钢筋的抗震性能研究摘要：文章提出了一种新型预压装配式梁柱节点，为改善目前装配式节点耗能性能不足的问题，在节点梁上部设置贯穿梁柱交界面的耗能钢筋，为节点提供额外的耗能性能。

但耗能钢筋对节点抗震性能的影响尚不明确，不能达到指导施工的地步。

基于此，文章通过实际试验与有限元模拟分析来探究耗能钢筋对此新型节点抗震性能的影响，为实际设计施工提供相关建议。

关键词：装配试节点；耗能钢筋；耗能能力；承载力中图分类号：TU757文献标志码：A陈小杰1，蔡洁1，刘晓旭2（1.湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北武汉430068；2.联创新锐设计顾问（武汉）有限公司，湖北武汉430068）作者简介：陈小杰（1995—），男，湖北武汉人，硕士研究生；研究方向：装配式结构抗震性能。

江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information0引言目前，普通装配式结构在国内建筑行业中应用广泛，但随着建筑技术的发展，装配式结构的新型改进形式——预压装配式结构技术也逐渐被应用。

预压装配式结构指的是预应力钢筋贯穿预制梁、预制柱，通过预应力钢筋提供的挤压力使预制梁、预制柱成为一个整体［1-2］。

基于此，本文提出一种新型预压装配式梁柱节点形式，此新型节点在梁上部设置贯穿梁柱交界面的耗能钢筋，以提高节点的耗能性能与承载能力；并通过实际试验与有限元分析研究耗能钢筋对节点的抗震性能，为实际工程的设计施工提供参考意见。

1节点构造及特点本节点构造特点在于：（1）在梁上部设置贯穿梁柱交界面的普通钢筋，称为耗能钢筋；（2）在耗能钢筋上设置一段无黏结段（钢筋与混凝土采用无黏结处理），无黏结段设置在梁柱交界面处；（3）梁柱节点采用无黏结预应力钢绞线连接拼装；（4）节点仅在梁上部设置贯穿梁柱交界面的普通钢筋，使本节点为一种不对称混合连接节点。

矩管混凝土柱H型钢梁新型连接节点抗震性能研究摘要：通过对所提出的方钢管混凝土柱H型钢梁楔形箱型节点进行抗震性能研究，利用ABAQUS分析了矩管柱的宽厚比、混凝土强度以及轴压比对节点滞回性能的影响。

结果表明：影响节点受力性能的主要因素是矩管的宽厚比，在一定范围内提高矩管厚度会提高节点的承载能力和刚度。

同时给出了矩管混凝土柱H型钢梁楔形箱型节点抗剪承载力简化计算式。

关键词：钢管混凝土柱；梁柱节点；有限元；抗震性能；非线性分析1 概述近年来，矩管混凝土柱H型钢梁框架结构已广泛应用于高层建筑中。

常规的矩管混凝土柱与H型钢梁的内隔板节点需要在柱内焊接内隔板，施焊要求高，内隔板上开孔，浇筑混凝土不便且不易控制浇筑质量；常规柱梁连接的外环板连接需在柱外焊接环板，环板尺寸大，影响美观且不便于建筑装饰处理。

本文提出了一种适用于矩管混凝土柱与H 型钢梁连接的楔形箱型外联式创新型节点。

该节点取消了内隔板，楔形箱型牛腿在工厂焊于柱，然后与H型钢梁进行拼接，节点形式见图1。

a—节点立面；b—节点平面。

图1 楔形箱型节点构造目前，Heidari针对腋板加强节点进行了研究，发现非对称加腋连接节点域有小幅的塑性转动，对称加腋没有出现塑性转动，表现在弹性范围，直腋板加腋有较大的塑性转动[1]。

聂建国等建立了方钢管混凝土节点抗剪受力模型，建立了内隔板式方钢管混凝土柱节点的抗剪力学模型，并提出了可用于计算节点抗剪承载力的计算式[2-3]。

薛建阳等对矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点受剪承载力进行了研究，推导出矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点的抗剪计算式[4]。

刘晓刚等对比分析了AIJ 规范计算式、Fukumoto 方法和 Nishiyama 方法对钢管混凝土柱与钢梁连接节点的计算结果[5]。

同时，对特殊类型节点的核心区受剪设计，也给出了修正计算式。

本文提出了新型矩管混凝土柱与H型钢梁楔形箱型外联式节点，并针对该节点进行了循环往复荷载作用下的滞回性能数值模拟研究，研究了矩管柱宽厚比、轴压比、混凝土强度对节点抗震性能影响，以期获得该节点的抗震力学性能，并进一步研究了该节点的抗剪承载力计算方法，为该节点的应用提供设计建议。