设置低屈服点钢材“结构保险丝”的延性钢框架连接节点受力性能研究

为改善钢框架梁柱连接节点的受力性能，保护主体结构在地震作用下不损坏，实现震后建筑功能可快速恢复，提出一种设置低屈服点钢材“结构保险丝”的可更换连接组件的全螺栓连接延性节点。采用通用有限元软件ABAQUS建立非线性计算模型，结合已有钢框架螺栓连接节点拟静力试验，验证数值模型的准确性和适用性。在此基础上，建立不同连接形式、不同连接组件材料的节点模型，分析设置低屈服点钢材“结构保险丝”的螺栓连接节点的受力行为和作用机理。分析结果表明：采用低屈服点钢材的连接组件，能够耗散80%~95%节点能量，较好保护主体钢框架保持在弹性范围，充分发挥“结构保险丝”作用，实现震后功能可快速恢复的目标；实际承载力系数决定“结构保险丝”是否发挥作用，随着实际承载力系数的提高，节点的破坏由连接组件逐步转移到主体钢框架。并且由于钢材的循环强化行为，在加载过程中，连接节点的承载力均有明显的强化现象，在设计时应予以考虑，保证实际承载力系数在延性节点转角变形范围内小于1.0，避免“保险丝”设计过早失效；在达到同样转角的情况下，扩孔型节点进入塑性程度较小，总体耗能较小，这主要是由于扩孔型节点主要靠扩孔螺栓滑移增加节点变形能力，保护主体结构，“结构保险丝”机理与其他两种形式的节点有所不同。