[发明专利]一种基于耗能目标确定梁柱上焊下栓节点下翼缘拼接板长度的方法

说明书

本发明涉及一种基于耗能目标确定梁柱上焊下栓节点下翼缘拼接板长度的方法，采用如下步骤：基于耗能目标，在XY坐标系绘制节点在循环荷载作用下的荷载‑位移曲线，由曲线计算求得框架梁下翼缘拼接区的耗能系数；确定框架梁下翼缘侧拼接板的长度，根据耗能目标验算拼接板的尺寸；确定悬臂梁下翼缘侧拼接板的长度；最后，确定梁柱上焊下栓节点下翼缘拼接板的长度。在梁柱上焊下栓节点设计过程中，拼接板过短会导致节点承载力不足，拼接板过长会造成焊接应力集中，残余变形加大，下翼缘板及拼接板屈曲失稳，针对以上不足，本发明提出了一种拼接板长度的确定方法，可保证梁柱上焊下栓节点的承载能力、延性及耗能能力，减少焊接应力集中及残余变形。

技术领域

本发明属于建筑钢结构框架梁柱节点设计领域，具体涉及一种基于耗能目标确定梁柱上焊下栓节点下翼缘拼接板长度的方法。

背景技术

随着经济建设对建筑结构和功能要求的提高，钢结构从过去主要应用于工业厂房领域发展到如今广泛应用于公共建筑和民用建筑等领域。装配式钢结构是将建筑中部分或全部构件在工厂进行生产，然后运输到施工现场进行装配而成的建筑，具有施工周期短、节约劳动力、减少污染和保护环境等优点，是现代化建筑结构的发展方向。

在装配式钢结构中，梁柱节点起到传递结构内力和协调结构变形的作用，是装配式钢结构的关键部位。目前，带悬臂梁段拼接的梁柱节点在世界各国钢结构工程中有着广泛的应用。在钢框架中，节点并不是孤立存在的。在地震作用下，一旦梁柱节点发生破坏，梁柱之间可能因缺少可靠的连接，而导致整个结构失稳从而破坏。并且，对于H型钢梁，下翼缘相对于上翼缘更易发生破坏。对于目前的梁柱节点设计领域，多集中于H型钢梁的设计方面，而实际工程操作中参数的取值缺少理论依据。本专利发明人在专利201710903060.8中提出一种翼缘栓焊混合连接装配式梁柱节点的制作方法，计算了框架梁下翼缘的高强螺栓数量与悬臂梁下翼缘拼接板处的焊缝长度，在工厂对构件进行加工，施工现场吊装就位拼装，但是，未明确说明钢梁下翼缘拼接板尺寸如何确定，未考虑节点耗能问题。专利CN109629684A公开了一种可恢复功能的装配式防屈曲槽型腹板剪切件梁柱节点连接装置，节点为梁端加强及翼缘盖板连接削弱并用型节点，可实现多重耗能机理，震后仅需通过更换连接板即可实现结构的功能恢复，但是，未说明该节点翼缘内盖板、垫板和腹板剪切件的尺寸及其确定方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于耗能目标确定梁柱上焊下栓节点下翼缘拼接板长度的方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于耗能目标确定梁柱上焊下栓节点下翼缘拼接板长度的方法，包括以下步骤：

第一步，确定框架梁下翼缘拼接区的耗能系数：

框架梁下翼缘拼接区的耗能：

E_ci＝E_1i+E_2i+E_3i (1)

式中：E_1i—地震作用下框架梁下翼缘的高强螺栓滑移引起的耗能；E_2i—地震作用下框架梁下翼缘的高强螺栓与孔壁的挤压引起的耗能；E_3i—地震作用下框架梁下翼缘拼接板的变形引起的耗能；

框架梁下翼缘产生的位移：

δ_i＝δ₁+δ_2i+δ_3i (2)

框架梁下翼缘的高强螺栓滑移产生的位移：

δ₁＝d₀-d (3)

式中：d₀—螺栓孔直径；d—高强螺栓的公称直径；

框架梁下翼缘由高强螺栓的滑移引起的耗能：