碟簧螺栓连接柱脚节点滞回模型与性能研究

Abstract

框架结构在地震作用下易在柱脚形成塑性铰，构建损伤可控且具有复位能力的柱脚节点可有效提高框架结构的抗震性能和韧性。基于工程实用的螺栓和盖板连接，提出了碟簧螺栓和屈曲约束翼缘盖板，分别作为恢复和耗能元件，形成一种碟簧螺栓连接柱脚节点。推导了节点的理论滞回模型以及部分构件的内力计算公式，采用ABAQUS软件建立了节点有限元模型并进行了滞回分析。结果表明，提出的节点滞回曲线呈典型的旗帜型，损伤集中于屈曲约束翼缘盖板的核心板，碟簧螺栓有效地降低了节点残余变形；有限元模型与理论滞回模型相互验证，两种结果吻合较好。最后，依据理论滞回模型，通过改变核心板厚度tcp、钢柱轴压力N、碟簧螺栓预紧力P0和组合碟簧刚度Kds，分别研究了翼缘盖板-钢柱刚度比Rec、轴压比Ra、复位比Rr和碟簧螺栓-钢柱刚度比Rsr四种无量纲参数对节点滞回性能的影响。结果表明，Rec、Ra和Rr影响节点承载力、耗能能力和残余变形；当通过改变P0来增加Rr时，碟簧可能在推覆过程中被压平；Rsr对节点的承载力和耗能能力影响较小，但对组合碟簧的压缩变形能力影响较大。

Keywords

• 碟簧螺栓;钢柱脚节点;滞回模型;有限元模型;参数化分析