合肥工业大学学报(自然科学版〉JOURNALOFHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第32卷第8期2009年8月Vol.32No.8Aug.2009双腹板顶底角钢连接钢框架数值分析及试验•王英1,完海鹰2(1.同济大学土木工程学院，上海200092：2.合肥匚业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009)摘要:文章对双腹板顶底角钢连接钢框架进行非线性有限元分析，研究了该种框架的受力及变形特点、结构的延性、刚度等性能，分析了框架布点的受力特点及各部件的应力、应变变化情况，为该种连接钢框架的周期往复荷载试验的进行提供依据;同时对双腹板顶底角钢连接钢框架进行弹性阶段周期往复试验，获得其初始刚度，为后续拟动力试验提供依据.关镀词：双腹板顶底角钢连接；非线性有限元分析；周期往复试验；初始连接刚度:TU391文献标识码：A：1003-5060(2009)08-1224-06Numericalandexperimentalstudiesonholisticbehaviorofsteelframeswithtop-seatanddoublewebanglesconnectionsWANGYing1,WANHai-ying2(1.SchoolofCivilEngineeringsTong激University^Shanghai200092»China；2.SchoolofCivilandHydraulicEngineering,HefeiUniver-sityofTechnology•Hefei230009»China)Abstract:fhroughthenonlinearfiniteelementanalysisofthesteelframewithtop-seatanddoubleweban-glesconnections♦thedistortioncharacteristicsandtheductilityandrigidityofthesteelframearestudiedtandthestressdistributingcharacterandthevarietyofstressandstrainonthejointpartsarealsodis-cussed.Theexperimentontheframeunderlowreversedcyclicloadingiscarriedout,andtheoriginalri-gidityoftheframeisgainedTheresultsprovideabasisforlaterpseudo-dynamicalexperimentKeywords：top-seatanddoublewebanglesconnection；nonlinearfiniteelementanalysis?experimentunderlowreversedcyclicloading；originalrigidity0引言半刚接钢框架是指梁与柱采用半刚性连接的钢框架。多次地纔表明［叮，采用完全焊接刚性节点的钢框架因节点延性差、残余应力大•容易发生脆性破坏，而半刚性连接钢框架因节点具有较强的变形能力和耗能能力能够抵抗一定的地震荷载,同时还可以减少斜撐的数量及节点用钢量，使得使用半刚接钢框架成为一种经济、可靠的选择。但是由于半刚性连接的复杂性和多样性,规范中对半刚性连接钢框架做出详细设计规定的国家很少，我国现行规范口②中也没有这方面的规定。文献［3］虽然提到了半刚性连接的概念，但仍未提及在设计中如何考虑其影响。对半刚性节点的研究国内外已取得了不少成果〔一血，从20世纪60年代开始，国内外很多研究者采用多种不同的方法，对半刚性连接钢框架做了大量的研究M叭早期研究的主要手段是单向加载静力试验和弹刻性力学分析;随着计算机技术的飞速发展,20世纪70年代开始采用有限元进行分析ET叫后来又出现了循环加载试验以研究其滞回特性和抗震性能。为了进一步研究半刚性连接钢框架的抗震性能,本文采用非线性有限元分析方法对双腹板顶底角钢连接钢框架进行了计算与分析,获得了钢框架的刚度，从而为进一步的拟动力试验奠定了基础。1分析模型为了与试验结果对比，本文以试验试件为基本模型，如图1所示。该模型为两棉双层单跨，跨度和棉间距皆为2.2m,层高1.6mo柱(GZ)采用热轧H型钢(200X200X8X10)；梁(GL)采用焊接工字钢(200X100X6X8)；分配梁(FPL)(200X150X6X8),顶底角钢为不等边角钢;腹板角钢为等边角钢2L125X7,顶、底角钢为L160X100X10,长肢螺栓间距70mm,腹板角钢螺栓间距60mm,角钢与柱相连的螺栓孔中心到角钢长肢边的距离75nun；所有螺栓均采用10・9级摩擦型高强螺栓，直径20mm；焊缝采用E43型焊条焊接。试验材料为Q235钢，其弹性模量、屈服强度、极限强度分别为197GPa、253MPa和381MPao收積日期：200995乜7墓金项目:安徽省自然科学墙金资助项目(070414175)作者简介:壬英(1981-),女，山东胶南人，同济大学博士生：完海*(1960-),男，安徽合肥人，介肥工业大学教授,硕士生导师.加载装置如图2所示。试验根据文献［16］采用拟静力试验方案对钢框架结构施加低周反复荷载作用。为了后续动力试验，加载控制在弹性阶段。该...