碟簧螺栓连接柱脚节点滞回模型与性能研究

摘要

框架结构在地震作用下易在柱脚处形成塑性铰，设计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。基于实际工程应用的螺栓和盖板连接，提出了将碟簧螺栓和屈曲约束翼缘盖板分别作为恢复和耗能元件的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，提出节点的滞回曲线呈典型的旗帜形，损伤集中于屈曲约束翼缘盖板的核心板，碟簧螺栓有效地减小了节点残余变形；有限元模型与理论滞回模型的结果吻合较好。最后，依据理论滞回模型，通过改变核心板厚度、钢柱轴压力、碟簧螺栓预紧力和组合碟簧刚度，分别研究了翼缘盖板-钢柱刚度比R_ec、轴压比R_a、复位比R_r和碟簧螺栓-钢柱刚度比R_sr共4种无量纲参数对节点滞回性能的影响。结果表明，R_ec、R_a和R_r影响节点承载力、耗能能力和残余变形；当通过改变碟簧螺栓预紧力来增加R_r时，碟簧可能在推覆过程中被压平；R_sr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。

关键词

碟簧螺栓 / 钢柱脚节点 / 滞回模型 / 有限元模型 / 参数化分析