高层建筑钢结构梁柱节点的冲击荷载性能

　　为提升高层建筑的抗震能力，研究其钢结构梁柱节点的冲击荷载性能。依据狗骨式节点模型设计 3 种不同削弱尺寸的狗骨式钢结构梁柱节点试件(RDH1、RDH2、RDH3)，并与普通试件(E)对比，采用有限元网格划分梁翼缘削弱位置与柱节点域，用千斤顶分别在柱上端和两侧悬臂梁端施加荷载，并依据加载顺序对各试件实行荷载，通过传感器测量各试件反应。结果表明：RDH1 的骨架承载力、悬臂梁端承载力、初始刚度及荷载性能均最高，RDH3 的延展性与耗能能力较好，RDH1、RDH2、RDH3 的骨架与悬臂梁端承载力及荷载性能等均优于 E。说明狗骨式节点冲击荷载性能优于普通节点，可用于提升高层建筑的抗震能力。

　　关键词 高层建筑;钢结构;梁柱节点;冲击荷载;狗骨式;有限元

　　近年来地震频发促使人们对高层建筑抗震性能的要求提升，为此国内外众多学者，对高层建筑的传统钢结构梁柱节点展开探讨[1-3]。为了在传统节点的基础上进一步提高节点的冲击荷载性能，提出许多新型钢结构梁柱节点[4]，以提升建筑的抗震性能。新型节点主要包括加强型与削弱型两种形式，其中狗骨式节点是具有代表性的削弱型节点之一[5-6]。狗骨式节点作为当下应用较多的节点形式，国内外学者对其研究也较多。其通过削弱梁的上下翼缘附近节点位置，令削弱位置的梁成为保护[7]，当强震发生时，塑性铰会离开较薄弱的节点焊缝位置，到达延性较强的梁，从而实现削弱梁保护节点的效果[8-10]。作者通过狗骨式节点模型设计其节点试件，结合有限元分析试件的冲击荷载性能。

　　1 基于有限元分析的高层建筑钢结构梁柱节点冲击荷载性能

　　1.1 试件设计

　　共设计两种高层建筑钢结构梁柱节点试件，一种为基于狗骨式节点模型设计其节点试件(用 RDH1、RDH2、RDH3 表示)，一种为普通节点试件(E)。将两种类型试件进行对比，梁柱的截面尺寸与外形尺寸均

　　可看出，在同等荷载位移变化条件下，RDH1、RDH2、RDH3 试件的悬臂梁端承载力均高于 E 试件，说明狗骨式试件能够通过梁翼缘对承载力进行削弱，在弹塑性状态下，梁翼缘宽度能够提高节点对断裂韧性的要求，增大削弱处应力集中程度;在塑性状态下，梁翼缘深度能够有效提高节点的抗断裂能力，无论是在翼缘边缘或翼缘中心，降低节点对断裂韧性的要求。说明狗骨式试件悬臂梁端承载力高于普通试件，以狗骨式钢结构梁柱节点提升高层建筑的抗震能力，具有优越的冲击荷载性能。其中 RDH1 试件高出 E 试件最多，说明 RDH1 试件的悬臂梁端承载力最优越。

　　可看出，RDH1 的极限荷载、极限位移、屈服荷载、屈服位移及初始刚度结果均为最高，其次是 RDH2 与RDH3，而 E 的各项结果相对较差，对比结果说明狗骨式试件的初始刚度与荷载性能较高，且不同削弱尺寸的狗骨式试件中，RDH1 的荷载性能最优越。

　　3 结 论

　　1) 在同等位移幅值变化以及同等荷载位移变化的情况下，狗骨式试件承载力优于普通试件，且狗骨式试件中 RDH1 试件的承载力最高。

　　2) 狗骨式试件的延展性、初始刚度与荷载性能均比普通试件高，且不同削弱尺寸的狗骨式试件中，RDH1的荷载性能最优越。

　　3) 狗骨式钢结构梁柱节点试件(RDH1、RDH2、RDH3)均比普通试件(E)的力学性能好，其中 RDH1试件性能最佳，可为高层建筑钢结构梁柱节点的实际应用提供参考。

　　4) 对于高层建筑钢结构梁柱节点的研究还需进一步深入，例如加强型节点、扩翼式节点等节点形式对高层建筑抗震能力的影响。

　　4 参考文献

　　[1] 贺欢欢，王新武. 空间中框架半刚性梁柱连接节点抗震试验研究[J]. 钢结构，2016，31(9)：12-15.

　　[2] 王激扬，马卫强，万成霖，等. PE 纤维水泥基复合材料框架梁柱节点的抗震性能试验研究[J]. 世界地震工