高层钢框架新型管节点耗能减震支撑体系的研究

研究在轴力作用下Y、X、K形方管节点、方圆混合节点及板管节点滞回性能，得到滞回性能优越的节点的参数范围。研究由方管节点、方圆混合节点及板管节点衍生出的方管耗能器的滞回性能，得到耗能器的构成方法以及各部位尺寸的合理搭配范围。建立可准确模拟节点耗能支撑体系和框架支撑结构整体性能的分析方法，对高层框架支撑结构中的新型节点耗能支撑体系进行研究，得到节点耗能支撑体系的动力性能，以及支撑体系在钢框架中合理分布模式，建立节点耗能支撑体系的设计方法。结合耗能部位制作方法和过程研究残余应力对耗能能力的影响，寻求减少和消除残余应力影响的方法。研究配置新型节点耗能支撑体系的钢框架在最不利地震动下的损伤性能，提出新型节点耗能支撑框架体系的损伤控制设计方法。通过实验验证新型节点耗能支撑体系设计方法。本课题研究的是框架支撑结构耗能减震设计中的关键问题，也是具有较大理论难度的前沿问题，具有重要的理论意义和实用价值。

通过45个试件的试验，研究了在轴向往复荷载作用下Y形矩形管节点、纵向板管节点、贯穿板管节点、Y形方圆混合节点及多支管矩形管节点的滞回性能。研究了残余应力及节点几何参数对管节点支撑滞回性能的影响。在试验研究的基础上，建立了考虑损伤演化的钢材本构模型及考虑损伤演化的管节点滞回性能的有限元分析方法，提出了节点安全工作阶段的预测方法。通过深入分析管节点在往复荷载下的滞回规则，提出了管节点的滞回模型。扩大试验节点的参数范围和节点类型，采用数值分析的方法研究了加载制度、荷载特征对管管节点、板管节点滞回性能的影响；深入分析了Y形、T形及K形板管节点、Y形管管节点、Y形CR节点、X形CR节点、K形CR节点的滞回性能，及衍生出的多支管方管节点耗能器的滞回性能，研究了几何参数的影响规律。得到耗能器的构成方法以及各部位尺寸的合理搭配范围。建立可准确模拟节点耗能支撑体系和框架支撑结构整体性能的分析方法，对高层框架支撑结构中的新型节点耗能支撑体系进行研究，得到节点耗能支撑体系的动力性能，以及支撑体系在钢框架中合理分布模式。