地震循环载荷下钢结构梁柱焊接节点耗能与损伤行为的研究
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摘要
由于钢结构具有重量轻、抗震性能好、工业化生产程度高和施工速度快等重要优点在工业生产领域得到广泛的应用，但是在美国Northridge和日本Kobe地震中，焊接钢结构的梁柱节点处出现了大量与焊接因素密切相关的脆断问题，因此，从焊接的角度对节点的抗震性能进行研究具有重要意义。
本文采用两种加载模式对各国建筑中经常使用的H-H型、H-B型、B-B型焊接节点进行有限元分析，求出了节点在模拟地震载荷作用下的响应。提出了耗能系数的概念，计算了三种不同形式的焊接接点在不同加载模式下的耗能系数，对各节点的耗能能力进行了对比研究。
基于节点的塑性应变，本文提出了焊接节点在地震循环载荷作用下的累积损伤模型，并计算了H-H型、H-B型、B-B型、狗骨式焊接节点在不同载荷模式下的累积损伤。在不改变节点基本
尺寸的情况下，研究了焊缝形状系数以及16Mn钢结构焊接节点的强度匹配效应对节点累积损伤的影响进行了研究。
研究了建筑常用钢16Mn和Q235B在地震载荷作用下的动态断裂韧度。进行了两种钢种焊缝和母材的常温动态、静态COD试验，加载速率分别为50mm/s、100mm/s和0.1mm/s，计算了不同条件下焊缝和母材的COD。计算结果表明，在常温下，随着加载速率的增大，16Mn钢焊缝和母材的CTOD值不断增大，但Q235B钢焊缝和母材的CTOD值不断降低，可以看出，常用建筑结构用钢Q235B的抗震性能较差。
Postgraduate: LI JIE, the Degree of Master of Engineering was awarded in March 1999 at Tianjin UniversityDue to its lightweight, good earthquake resistant performance, high degree of the industrialization and high speed of installation the steel structure is widely used in the industrial fields. However, in the recent earthquake of Northridge in America and Kobe in Japan, brittle fracture occurred in the beam-to-column connection, which is relevant to the factors of welding. So, it is very important to direct the research of improving the earthquake resistant behavior for steel structure.
There are two different type of cyclic loading: horizontal and vertical cyclic load in this paper. The FEM analysis of three type of widely used connection (H-H, H-B, B-B) is performed in and the response of every type of connection is computed under different loading mode. The energy dissipative coefficient is presented in the paper and the energy dissipative coefficient of three type of connection is obtained. The results indicated that the earthquake resistant performance is better than
that of the other two types connection. In the condition of not varying the basic parameters the effect of different shape factor of weld on damage and the effect of strength match for 16Mn is directed in this paper.
The dynamic fracture toughness research under seismic loading of the 16Mn and Q235B structural steel is directed in this paper. The dynamic and static toughness of welds and base metal under room temperature is performed. The loading rate is 100mm/s, 50mm/s and 0.1mm/s. The COD of welds and base metal under different conditions is obtained. The test results indicated that: with the increase of loading rate the CTOD of the 16Mn steel base metal and welds is increased, however, with the increase of the loading rate, the CTOD of the Q235B steel base metal and welds is decreased. It can be concluded that the dynamic loading is disadvantage to the Q235B steel. So, it is evident that the earthquake resistant performance of Q235B is poor.
本文采用两种加载模式对各国建筑中经常使用的H-H型、H-B型、B-B型焊接节点进行有限元分析，求出了节点在模拟地震载荷作用下的响应。提出了耗能系数的概念，计算了三种不同形式的焊接接点在不同加载模式下的耗能系数，对各节点的耗能能力进行了对比研究。
基于节点的塑性应变，本文提出了焊接节点在地震循环载荷作用下的累积损伤模型，并计算了H-H型、H-B型、B-B型、狗骨式焊接节点在不同载荷模式下的累积损伤。在不改变节点基本
尺寸的情况下，研究了焊缝形状系数以及16Mn钢结构焊接节点的强度匹配效应对节点累积损伤的影响进行了研究。
研究了建筑常用钢16Mn和Q235B在地震载荷作用下的动态断裂韧度。进行了两种钢种焊缝和母材的常温动态、静态COD试验，加载速率分别为50mm/s、100mm/s和0.1mm/s，计算了不同条件下焊缝和母材的COD。计算结果表明，在常温下，随着加载速率的增大，16Mn钢焊缝和母材的CTOD值不断增大，但Q235B钢焊缝和母材的CTOD值不断降低，可以看出，常用建筑结构用钢Q235B的抗震性能较差。
Postgraduate: LI JIE, the Degree of Master of Engineering was awarded in March 1999 at Tianjin UniversityDue to its lightweight, good earthquake resistant performance, high degree of the industrialization and high speed of installation the steel structure is widely used in the industrial fields. However, in the recent earthquake of Northridge in America and Kobe in Japan, brittle fracture occurred in the beam-to-column connection, which is relevant to the factors of welding. So, it is very important to direct the research of improving the earthquake resistant behavior for steel structure.
There are two different type of cyclic loading: horizontal and vertical cyclic load in this paper. The FEM analysis of three type of widely used connection (H-H, H-B, B-B) is performed in and the response of every type of connection is computed under different loading mode. The energy dissipative coefficient is presented in the paper and the energy dissipative coefficient of three type of connection is obtained. The results indicated that the earthquake resistant performance is better than
that of the other two types connection. In the condition of not varying the basic parameters the effect of different shape factor of weld on damage and the effect of strength match for 16Mn is directed in this paper.
The dynamic fracture toughness research under seismic loading of the 16Mn and Q235B structural steel is directed in this paper. The dynamic and static toughness of welds and base metal under room temperature is performed. The loading rate is 100mm/s, 50mm/s and 0.1mm/s. The COD of welds and base metal under different conditions is obtained. The test results indicated that: with the increase of loading rate the CTOD of the 16Mn steel base metal and welds is increased, however, with the increase of the loading rate, the CTOD of the Q235B steel base metal and welds is decreased. It can be concluded that the dynamic loading is disadvantage to the Q235B steel. So, it is evident that the earthquake resistant performance of Q235B is poor.
引文
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