采用承插式节点的多层钢模块单元框架滞回性能试验研究OA

为研究多层钢模块单元框架的滞回性能,基于承插式钢模块单元连接节点,设计并制作了1个足尺钢模块结构试件进行拟静力试验,获得结构的破坏模式、滞回曲线、应变分布、刚度退化特征等,探讨了该结构的滞回性能和抗侧机制。建立了精细化有限元模型并验证了其有效性,在此基础上开展了参数化分析,探讨了模块单元高宽比、模块梁壁厚及模块柱壁厚对结构极限承载力和初始抗侧刚度的影响。建立了承插式节点连接的钢模块结构初始抗侧刚度力学模型,基于D值法的修正分析方法提出了结构初始抗侧刚度计算公式。研究结果表明:该钢模块结构具有良好的抗震性能;当结构中间层模块单元达到层间位移角限值时,结构的承载力仍呈上升趋势,满足规范的延性要求;结构抗侧能力依赖于框架抗弯机制,模块化承插式节点可以有效解决模块化结构中竖向构件不连续问题,显著提高上下模块间的协同工作性能;相较于传统钢结构,承插式节点连接模块结构中的双梁可提升结构的承载能力,并增大其安全储备。承插式节点具有较好的抗弯承载性能,保证节点域发生单处梁柱节点破坏后,可以通过节点域内力重分布,使结构具备一定残余承载性能。结构抗侧性能受模块高宽比及构件壁厚影响,其中,受高宽比的影响最显著,当高宽比由2.00降至0.37时,极限承载力提高67.72%,初始抗侧刚度提高76.13%;通过对比试验结果和有限元模拟结果,验证了所提出的公式的准确性。