梁–H型柱弱轴刚性拼接的子结构抗倒塌性能试验研究

宋晓燕; 钟炜辉; 孙伟; 陈昊; 王洪臣; 韩曙华

doi:10.15961/j.jsuese.202200523

工程科学与技术 ›› 2023, Vol. 55 ›› Issue (06) : 120 -131. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200523

梁–H型柱弱轴刚性拼接的子结构抗倒塌性能试验研究

宋晓燕, 钟炜辉, 孙伟, 陈昊, 王洪臣, 韩曙华

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摘要

梁柱连接节点是框架结构的重要组成部分，明确节点的受力性能是准确进行结构抗连续倒塌分析的前提。本文基于替代荷载路径法并考虑楼板的组合效应，以两跨三柱型组合梁–柱子结构为研究对象，设计制作了H型柱弱轴方向刚性拼接的栓焊连接子结构试件（RWUF）和全螺栓连接子结构试件（RWUT）。对两种子结构试件进行单调静力加载试验并分析其破坏模式、变形性能和抗力机理。结果表明：两种试件的加载过程均经历了弹性阶段、压拱阶段、混合机制阶段（梁机制与悬链线机制的混合阶段），且子结构试件首次断裂均发生在混合机制阶段，悬链线效应的发挥为断后荷载的提升起到有利作用；试件的断裂均发生在梁段拼接处，RWUF在正弯矩区受拉侧焊缝断裂后破坏持续向腹板扩展，直至丧失承载力，RWUT的破坏仅为正弯矩区受拉侧盖板的断裂；螺栓发生有限滑移后，螺栓孔壁持续受到挤压，并发生轴向变形有利于塑性铰的转动，也为轴力的传递提供了路径，结构受荷后期悬链线效应显著，整体抗力得到提升。基于能量平衡原理对子结构进行动力评估可知，节点的非线性转动能力直接影响结构的抗倒塌能力，弱轴采用全螺栓连接的结构具备更高的动力倒塌抗力。