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        H 型鋼柱梁節(jié)點(diǎn)試件的抗震性能研究

        2021-11-24 10:08:15
        商品與質(zhì)量 2021年11期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)分析

        中核華辰建筑工程有限公司 陜西西安 710000

        鋼框架抗震設(shè)計(jì)時(shí),一般需遵守“強(qiáng)柱弱梁”準(zhǔn)則;鋼框架結(jié)構(gòu)柱梁節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)柱系數(shù),結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)一級(jí)為1.15、二級(jí)為1.10、三級(jí)為1.05。而H 型鋼柱強(qiáng)軸方向的節(jié)點(diǎn)強(qiáng)柱系數(shù)大于1.1,將其作為框架的基本耗能結(jié)構(gòu),則與“強(qiáng)柱弱梁”準(zhǔn)則沖突?;诖诵枰Y(jié)合H 型鋼柱梁抗震性能情況,積累相關(guān)的分析數(shù)據(jù),對(duì)于提升結(jié)構(gòu)應(yīng)用性能有著積極作用。

        1 影響H 型鋼柱梁抗震性能的主要因素

        1.1 翼緣寬厚比

        在干擾H 型鋼柱梁抗震性能影響因素中,翼緣寬厚比屬于影響性較大的因素之一。假定鋼材銹蝕前后密度及寬度不變,那么此時(shí)結(jié)構(gòu)的失重率與板厚損失率保持一致,此時(shí)在計(jì)算過(guò)程中,可以將板厚損失作為結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)的折算損失,同時(shí)建立集合A(A={a1,a2,a3...an})來(lái)表示在不同翼緣寬厚比情況下的H 型鋼構(gòu)件,隨后對(duì)其抗震性能進(jìn)行分析?;诜e累的數(shù)據(jù)信息可以了解到,在翼緣寬厚比不斷增加的情況下,構(gòu)件的屈曲荷載也處于不斷降低的狀態(tài),而材料初期峰值也出現(xiàn)了較大變化,其性能參數(shù)也因此受到了較大程度的影響,具體體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)剛度開(kāi)始不斷劣化,從而影響到結(jié)構(gòu)本身的抗震性能。

        1.2 腹板高厚比

        在對(duì)腹板高厚比影響情況展開(kāi)分析時(shí),也需要建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)體系,基礎(chǔ)內(nèi)容和1.1 中基本保持一致,根據(jù)積累的數(shù)據(jù)信息可以了解到,在腹板高厚比不斷增加的情況下,H 型剛構(gòu)件的屈服荷載也出現(xiàn)了不斷降低的狀態(tài),而材料初期峰值和滯回性能也還處于影響不明顯的情況??偨Y(jié)導(dǎo)致此類(lèi)情況出現(xiàn)的原因可以了解到,導(dǎo)致此類(lèi)情況出現(xiàn)的主要原因在于翼緣局部,因?yàn)樵谇闆r的影響下,所產(chǎn)生的破壞特征對(duì)于腹板結(jié)構(gòu)具備一定的約束性,這也決定了結(jié)構(gòu)變化時(shí)也會(huì)側(cè)面影響到結(jié)構(gòu)的應(yīng)用特征,使其性能處于波動(dòng)的應(yīng)用狀態(tài),從而影響到結(jié)構(gòu)承載力。

        1.3 軸壓比

        在對(duì)軸壓比信息進(jìn)行分析時(shí),也需要結(jié)合現(xiàn)階段應(yīng)用情況建立相應(yīng)的有限元模型,基于失重率情況不斷增加的背景下,H 型剛構(gòu)梁結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了強(qiáng)度下降的情況,此時(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)骨架曲線(xiàn)進(jìn)行分析,由此可以了解到結(jié)構(gòu)下降速度也在增加,同時(shí)構(gòu)件形變能力也在縮減,從而干擾到結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)下的抗震性能。

        2 H 型鋼柱梁節(jié)點(diǎn)試件抗震性能分析

        2.1 柱、梁及節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)度

        在分析結(jié)構(gòu)抗震性能情況時(shí),需要兼顧到柱、梁及節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)度參數(shù),在對(duì)其展開(kāi)具體的應(yīng)用分析時(shí),可以建立相應(yīng)的關(guān)聯(lián)性模型,同時(shí)搭配相應(yīng)計(jì)算公式來(lái)完成該環(huán)節(jié)分析工作。根據(jù)分析結(jié)果可以了解到,各部分結(jié)構(gòu)之間存在著較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性,結(jié)合擬定公式可以順利完成節(jié)點(diǎn)強(qiáng)柱系數(shù)和強(qiáng)度比等情況,基于此類(lèi)情況來(lái)進(jìn)行各試件結(jié)構(gòu)得命名,以便于后續(xù)分析工作的有序進(jìn)行,提升分析結(jié)果的可靠性。

        2.2 試件變形檢測(cè)

        在對(duì)試件變形情況展開(kāi)應(yīng)用監(jiān)測(cè)時(shí),需要先進(jìn)行試件位移計(jì)布置情況的檢查工作,確保其工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。為了提升檢測(cè)結(jié)果可靠性,多采用三組位移計(jì)來(lái)完成變形檢測(cè)。其中一個(gè)位移計(jì)用于檢測(cè)H 型梁端的水平位移情況,另一個(gè)位移計(jì)則用于計(jì)算柱正面翼緣水平位移,剩余一個(gè)位移計(jì)則用于檢測(cè)結(jié)構(gòu)垂直方向上的位移情況,根據(jù)獲取數(shù)據(jù)來(lái)分析結(jié)構(gòu)形變情況。根據(jù)獲取到的數(shù)據(jù)信息可以了解到,所檢測(cè)內(nèi)容之間存在著較為明顯的幾何關(guān)系,即在節(jié)點(diǎn)域出現(xiàn)形變時(shí),此時(shí)會(huì)引起梁端轉(zhuǎn)角的變化,使結(jié)構(gòu)荷載情況出現(xiàn)變化,此時(shí)結(jié)構(gòu)抗震性能也會(huì)處于波動(dòng)的情況,這也要求在H型梁應(yīng)用過(guò)程中,需要對(duì)試件形變量做好控制,適當(dāng)增加補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu),從而提升結(jié)構(gòu)本身的穩(wěn)定性。

        2.3 彎矩-轉(zhuǎn)角滯回曲線(xiàn)分析

        在該曲線(xiàn)繪制過(guò)程中,需要在前期試驗(yàn)中進(jìn)行反復(fù)荷載的增加,采集相關(guān)應(yīng)用數(shù)據(jù),從而得到相應(yīng)的分析曲線(xiàn),對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性進(jìn)行綜合性分析,如果所得到曲線(xiàn)的飽滿(mǎn)度越高,那么結(jié)構(gòu)本身所消耗地震能量的能力也越強(qiáng),即結(jié)構(gòu)抗震性能的理想性情況也越強(qiáng)。在具體的試驗(yàn)過(guò)程中,會(huì)將結(jié)構(gòu)梁端彎矩作為基礎(chǔ)變量,相對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角會(huì)作為因變量來(lái)進(jìn)行分析。根據(jù)積累數(shù)據(jù)可以了解到,在節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)度開(kāi)始不斷提升的同時(shí),結(jié)構(gòu)本身的承載力也呈現(xiàn)出不斷增加情況,而結(jié)構(gòu)的形變量也在此過(guò)程開(kāi)始不斷遞減,此時(shí)反饋出的節(jié)點(diǎn)域試件也呈現(xiàn)出卓越性較強(qiáng)的情況,同時(shí)也對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的提升提供數(shù)據(jù)參考[1]。

        2.4 試件骨架曲線(xiàn)

        該曲線(xiàn)的繪制,能夠直觀體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)在反復(fù)荷載試驗(yàn)情況下所產(chǎn)生的循環(huán)情況。在對(duì)曲線(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行分析時(shí),需要對(duì)曲線(xiàn)中顯示的峰值點(diǎn)進(jìn)行確定,其表示構(gòu)件在不同應(yīng)用階段所受力和變形之間的關(guān)系特征,同時(shí)該分析結(jié)果也是后續(xù)進(jìn)行模型恢復(fù)的重要特征。在具體應(yīng)用過(guò)程中,可以結(jié)合采集試件的基礎(chǔ)荷載情況,對(duì)于骨架曲線(xiàn)進(jìn)行分析,結(jié)合以往資料可以了解到,相應(yīng)構(gòu)件的整體曲線(xiàn)比較類(lèi)似,節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)度最小的構(gòu)件會(huì)先進(jìn)入到塑性階段,隨后其他構(gòu)件也按照強(qiáng)度順序依次進(jìn)入到塑性階段。但是節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)度和剛度之間的差異性相對(duì)較小,但是在節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)度不斷增加的情況下,梁結(jié)構(gòu)形變也在不斷增加,從而對(duì)構(gòu)件抗震性能帶來(lái)較大影響[2]。

        2.5 承載能力分析

        除了上述分析內(nèi)容外,在實(shí)際處理過(guò)程中,還需要進(jìn)行承載能力參數(shù)信息的分析工作,對(duì)于和結(jié)構(gòu)抗震性能的分析,可以轉(zhuǎn)換為承載能力和結(jié)構(gòu)形變、加載循環(huán)次數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行分析,整理數(shù)據(jù)后可以發(fā)現(xiàn),在節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)度不斷增加的情況下,構(gòu)件承載力也呈現(xiàn)出不斷增大的趨勢(shì),而且結(jié)構(gòu)之間的最大承載力基本保持一致,處于線(xiàn)彈性的應(yīng)用狀態(tài)[3]。

        3 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,在H 型鋼梁應(yīng)用過(guò)程中,其抗震性能是否穩(wěn)定一致都是需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看,可以從多個(gè)角度來(lái)分析不同因素和結(jié)構(gòu)抗震性能之間的關(guān)聯(lián)性,積累相應(yīng)的應(yīng)用數(shù)據(jù),一方面,可以對(duì)H 型鋼參數(shù)進(jìn)行應(yīng)用調(diào)整提供數(shù)據(jù)參考,另一方面,能夠提高結(jié)構(gòu)應(yīng)用價(jià)值,確保其工作狀態(tài)穩(wěn)定性。

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