带低屈服点钢材“延性保险丝”的钢框架盖板连接节点设计方法研究
2020-02-10李法雄
工程力学 2020年2期
王 萌,毕 鹏,李法雄
(1.北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044; 2.交通运输部公路科学研究院,北京 100088)
近几年,工程结构抗震设计的一个重要发展趋势是从预防结构倒塌向震后可快速恢复结构功能转变[1-2]。利用震后可更换耗能构件,是实现结构功能快速恢复的一种重要手段[1-7]。其基本原理是将结构局部削弱并设置延性耗能构件,利用方便拆卸安装的连接方式与主体结构连接。当遭遇地震时,可更换耗能构件通过集中塑性变形耗散地震能量,保护主体结构不破坏,起到建筑结构“保险丝”作用。震后更换变形过大或损坏的可更换耗能构件,使结构恢复正常功能[1-3]。由于可更换构件需要集中大部分结构损伤和变形,为了避免其过早破坏,影响整体结构的受力行为,对其制作材料的延性、耗能能力、疲劳性能、变形能力均有较高要求[1]。
屈服点低、高延性、高耗能能力的低屈服点钢材是一种较为理想的制作损伤耗能构件的材料。与普通钢材相比,低屈服点钢材具有更优良的抗震性能[8_9]。文献[8_9]全面对比了低屈服点钢材、普通钢材及高强度钢材的弹塑性本构行为,结果表明:低屈服点钢材具有更好的延性,为普通钢材及高强度钢材的2.3倍、3.0倍;同时,低屈服点钢材具有显著的各向同性强化特征,滞回曲线更加饱满,耗能能力大幅提高。此外,低屈服点钢材还具有良好的焊接性能和疲劳性能。基于上述特点,低屈服点钢材完全满足可更换损伤耗能构件对制作材料性能的需求。……
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