钢框架梁端腋板加强节点抗震性能研究
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有限元分析。 研究结果表明：３ 个非对称腋板加强节点试验试件均出现明显的塑性铰，滞回曲线饱满，骨架曲线具
有明显的弹性、弹塑性、塑性发展过程；有限元结果表明：低周往复荷载作用下节点等效黏滞阻尼系数随腋板高度
增大而减小、随腋板长度增加而增大，且随梁水平夹角增大，等效黏滞阻尼系数变化规律为先增加后减小，腋板水
４ ０Δ ｙ 逐级加载，每级循环 ２ 次，直到承载力降至极
限荷载的 ８５％ 或试件无法承受荷载时，试验终止。
表 ３ 试验加载制度
加载级别
荷载控制 ／ ｋＮ
位移控制 ／ ｍｍ
循环次数 ／ 次
２
３０
—
１
１
１５
３
４５
４
６０
５
６
７
８
９
１０
１１
７５
９０
１０５
—
—
—
—
—
—
—
１． ０Δ ｙ
—
３． ０Δ ｙ
—
—
钢结构 ２０１６ 年第 ６ 期第 ３１ 卷总第 ２１０ 期
董建莉，等：钢框架梁端腋板加强节点抗震性能研究
应 变 值 根 据 ２ １ 节 材 性 试 验 数 据 确 定： ｆ ｙ ＝
３９９ ＭＰａ，ｆ ｕ ＝ ５３６ ＭＰａ，ｆ ｓｔ ＝ ４５５ ＭＰａ， ε ｙ ＝ ０ １９４％ ，
ε ｕ ＝ １６ ０％ ， ε ｓｔ ＝ ２３ ３％ ， 弹 性 模 量 Ｅ ＝ ２ ０６ ×
荷载。 利用柱顶 ２００ ｔ 的液压千斤顶施加轴向力模
拟钢柱的重力及楼板的自重等，轴压比控制在 ０ ４
以内。 在加载端利用槽钢设置侧向支撑系统限制梁
段平面外位移，以防止系统侧向失稳。 利用力、位移
传感器、机电百分表和应变计等测量仪器采集位移、
应变、力等数值，通过计算机进行实时记录。 试验装
置如图 ４ 所示。
荷载作用下 将 柱 端 塑 性 铰 强 制 性 外 移 至 梁、 柱 连
接焊缝以外 位 置，达 到 保 护 梁 端 焊 缝 不 发 生 脆 性
断裂的抗震设计目标。 本文针对非对称腋板加强
Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ２０１６ （６） ， Ｖｏｌ ３１， Ｎｏ ２１０
（ 图 １ａ） 进行了试验研究和有限元分析，研究了腋
移控制加载的荷载 － 位移混合控制方法 ［１１］ 。 具体
加载制度如表 ３ 所示：试件屈服前按 １５，３０，４５ ｋＮ
等逐级施加，每级循环 １ 次，即初始力荷载取极限荷
载的 ２０％ ，每级增量约为 ２０％ ，直至屈服；试件屈服
后采 用 位 移 控 制 加 载， 按 １ ０Δ ｙ 、 ２ ０Δ ｙ 、 ３ ０Δ ｙ 、
０ 引 言
节点开展了试验和数值模拟研究工作。 设计并制
近年来，我国汶川、鲁甸等地区发生的强烈地
震由于房屋倒塌损毁对生命及财产造成了巨大损
作 ３ 个在钢梁下翼缘设置腋板的十字形节点试件
失，针对建筑 结 构 抗 震 性 能 的 深 入 研 究 得 到 各 方
面的普遍关注和重视。 钢结构建造的房屋具有承
董建莉，等：钢框架梁端腋板加强节点抗震性能研究
钢框架梁端腋板加强节点抗震性能研究 ∗
董建莉１ 王 燕１ 刘永娟２ 舒 慧１
（１． 青岛理工大学， 山东青岛 ２６６０３３； ２． 威海职业学院， 山东威海 ２６４２００）
摘 要：选取钢框架中柱节点，设计并制作了 ３ 个十字形非对称腋板加强型节点进行滞回性能试验研究和 ＡＮＳＹＳ
收稿日期：２０１６ － ０４ － ０３
１１
科研开发
ａ—非对称腋板加强型节点；ｂ—对称腋板加强型节点。
图 １ 节点形式
ａ—结构；ｂ—局部放大。
图 ２ 钢框架中柱节点选取
１ 试件设计
试验选取图 ２ａ 所示钢框架中柱子结构为研究
文献［７ － ８］ 等对节点域、强柱弱梁、梁柱加劲肋进
梁、柱截面分别为 Ｈ２５０ × １２５ × ６ × ８，Ｈ２５０ ×
别对腋板轴向应力、腋板几何参数等进行验算，根据
表 １ 节点编号及细部尺寸
试件
试验试件
编号
编号
１
２
３
相同。
ＡＮＳＹＳ 模型
ＡＨＰ － １Ｔ（ 非对称）
ＡＨＰ － １Ａ（ 非对称）
ＡＨＰ － ２Ｔ（ 非对称）
ＡＨＰ － ２Ａ（ 非对称）
ＡＨＰ － ３Ｔ（ 非对称）
ＡＨＰ － ３Ａ（ 非对称）
能。 依据文献［９ － １０］ 规定，设计制作 １２ 个试样，
分别取自梁、柱腹板、翼缘及腋板的 ４ 种厚度、每种
板厚 ３ 个，材性试验结果如表 ２ 所示。
１２
本试验采用拟静力低周往复加载试验方案。 使
用美国 ＬＳＷＥＢ － ２５Ｔ 型液压伺服作动器对十字型
节点两侧梁端垂直施加大小相等、方向相反的往复
ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＯＮ ＴＨＥ ＳＥＩＳＭＩＣ ＢＥＨＡＶＩＯＲ ＯＦ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＪＯＩＮＴＳ ＯＦ
ＨＡＵＮＣＨＥＤ ＢＥＡＭ ＥＮＤＳ ＵＳＥＤ ＩＮ ＳＴＥＥＬ ＦＲＡＭＥ
Ｄｏｎｇ Ｊｉａｎｌｉ１ Ｗａｎｇ Ｙａｎ１ Ｌｉｕ Ｙｏｎｇｊｕａｎ２ Ｓｈｕ Ｈｕｉ１
（１． Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０３３， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｗｅｉｈａｉ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌａｇｅ， Ｗｅｉｈａｉ ２６４２００， Ｃｈｉｎａ）
１０ ５ ＭＰａ，泊松比 ν ＝ ０ ３。
图 ４ 试验装置
２ ３ 加载制度
本试验规定：施加荷载时以压为正，以拉为负，
先正后负。 十字节点梁右端的西梁为第一加载端，
先加正向荷载；左端的东梁为第二加载端，先加反向
荷载，达到两加载端同时施加大小相同、方向相反的
荷载的目的。
在试件屈服前采用力荷载控制、屈服后采用位
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ｃｏｌｕｍｎ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ａ ｓｔｅｅｌ ｆｒａｍｅ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｃｏｎｄｕｃｔ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｔｅｓｔ ａｎｄ ＡＮＳＹＳ ｆｉｎｉｔｅ
ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ３ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｃｒｏｓｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｐｌａｔｅｓ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｏｂｖｉｏｕｓ ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅ ａｐｐｅａｒｅｄ ａｔ ｔｈｅ ３ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ， ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｃｕｒｖｅ ｗａｓ ｆｕｌｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｋｅｌｅｔｏｎ
ｃｕｒｖｅ ｈａｄ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ， ｅｌａｓｔｉｃ ｐｌａｓｔｉｃ ａｎｄ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｔｈｅ Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
０ ０２５ ｍｍ，高强螺栓单元格尺寸取 ０ ０１６ ｍｍ。 利
用 Ｔａｒｇｅ １７０ Байду номын сангаас Ｃｏｎｔａ １７４ 接触单元来模拟螺栓与剪
ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｖｉｓｃｏｕｓ ｄａｍｐｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｐｌａｔｅ ｈｅｉｇｈｔ， ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ
ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｐｌａｔｅ ｌｅｎｇｔｈ． Ｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒａｎｇｅ， ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｖｉｓｃｏｕｓ ｄａｍｐｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ ａｎｄ
ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｎｇｌｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｐｌａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅａｍ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｎｇｌｅ ｂｅｔｗｅｅｎ
ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｐｌａｔｅｓ ｗａｓ ａｂｏｕｔ ３０ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｖｉｓｃｏｕｓ ｄａｍｐｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ
滞回性 能、 延 性 和 耗 能 等 抗 震 性 能 影 响； 作 为 对
比，设计对称腋板加强节点有限元试件（ 图 １ｂ） 进
行分析，研究内容可为梁、柱延性节点工程应用提
供参考。
∗国家自然科学基金面上项目（５１２７８２５９） 。
第一作者：董建莉，女，１９７３ 年出生，硕士，高级工程师。
Ｅｍａｉｌ：ｄｏｎｇ＿ｊｉａｎｌｉ＠ １２６． ｃｏｍ
ｊｏｉｎｔｓ． Ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅ’ ｓ ｏｕｔ⁃ｓｈｉｆｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｊｏｉｎｔ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗａｓ
ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｂｅａｍ ｅｎｄｓ； ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ； ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ； ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ
１０２
１４５
１２５
编号
（ °）
加劲肋
表 ２ 材性试验结果
编号
Ｃ － １４
Ｂ －８
Ｂ －６
Ｐ － １０
截面积 ／
ｍｍ
１４
ｍｍ２
２１０
６
７５
８
１２０
１０
平均值
１５０
屈服强度 ／
极限强度 ／
伸长率 ／
３７０
５００
２２． ０
５４０
２４ ５
５３６
２３ ２５
ＭＰａ
３７８
４２０
４２７
３９９
ＭＰａ
５２５
５７８
ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｗａｓ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ． Ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｇｏｏｄ
ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｊｏｉｎｔｓ， ｔｈｅ ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ， ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｄｉｆｆｅｒｓ ｌｉｔｔｌｅ ｆｒｏｍ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ
—
—
—
注：ａ、ｂ、ｔ、θ 代表尺寸如图 ３ 所示。
ａ
ＳＨＰ － １Ａ（ 对称）
ＳＨＰ － ２Ａ（ 对称）
ＳＨＰ － ３Ａ（ 对称）
腋板尺寸 ／ ｍｍ
腋板夹角 θ ／
腋板翼缘
宽度 ／ ｍｍ
厚度 ／ ｍｍ
１０
３５ １
１２５
６
８４
１０
３０ １
１２５
６
８４
１０
３３ ９
１２５
６
试样
厚度 ／
ｂ
ｔ
１４５
％
２１ ８
２４ ７
注：Ｃ 表示取自钢柱翼缘和腹板；Ｂ 表示取自钢梁翼缘和腹板；
Ｐ 表示取自腋板。
２ ２ 试验装置及量测仪器
图 ３ 对称腋板加强型节点设计详图
２ 试验装置及加载制度
２ １ 材性试验
材性试验目的是测得试验用 Ｑ３４５ 钢在单向拉
伸作用下的屈服强度、极限强度、伸长率等力学性
平夹角为 ３０°左右时等效黏滞阻尼系数最大，耗能能力最强，有限元计算与试验结果取得了较好一致性；非对称腋
板与对称腋板加强型节点相比，两类节点的延性系数、耗能能力等抗震性能相差不大，对称腋板加强型节点塑性铰
处的外移机制更有效，塑性变形更为充分。
关键词：梁端腋板加强节点； 滞回性能； 延性； 耗能
ＤＯＩ：１０ １３２０６ ／ ｊ． ｇｊｇ２０１６０６００３
板长度、宽度、厚度及水平夹角等几何参数对节点
载力高、延性好、抗震性能优，施工速度快等优点，
目前已在土木工程领域中得到大量应用。 近期各
国针对钢结构新型延性节点抗震设计理论的研究
发展较快 ［１ － ４］ ， 梁 柱 连 接 采 用 新 型 延 性 节 点 的 设
计思路是通 过 增 大 或 减 小 梁 端 截 面，在 强 烈 地 震
２． ０Δ ｙ
４． ０Δ ｙ
图 ５ 材料应力 － 应变关系曲线
采用 Ｓｏｌｉｄ ９２ 三维实体单元模拟梁柱及高强螺
栓建立模型，并进行自由网格划分，由于节点接触部
分受力较复杂，单元格过大会影响计算精度或不收
敛，过小占用计算空间过大，故采用分类划分的形
式，梁 柱 端 部 取 ０ ０５ ｍｍ， 节 点 域 及 腋 板 附 近 取
应的编号及 几 何 参 数 如 表 １ 所 示，对 称 腋 板 加 强
对象，试件几何尺寸及加载简图如图 ２ｂ 所示。
行验算，均 满 足 设 计 要 求。 试 件 试 验 及 有 限 元 对
２５０ × １４ × １４，根据文献［５ － ６］ 进行试件设计，并分
型试件节点 详 图 如 图 ３ 所 示，与 非 对 称 腋 板 尺 寸
有明显的弹性、弹塑性、塑性发展过程；有限元结果表明：低周往复荷载作用下节点等效黏滞阻尼系数随腋板高度
增大而减小、随腋板长度增加而增大，且随梁水平夹角增大，等效黏滞阻尼系数变化规律为先增加后减小，腋板水
４ ０Δ ｙ 逐级加载，每级循环 ２ 次，直到承载力降至极
限荷载的 ８５％ 或试件无法承受荷载时，试验终止。
表 ３ 试验加载制度
加载级别
荷载控制 ／ ｋＮ
位移控制 ／ ｍｍ
循环次数 ／ 次
２
３０
—
１
１
１５
３
４５
４
６０
５
６
７
８
９
１０
１１
７５
９０
１０５
—
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１． ０Δ ｙ
—
３． ０Δ ｙ
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钢结构 ２０１６ 年第 ６ 期第 ３１ 卷总第 ２１０ 期
董建莉，等：钢框架梁端腋板加强节点抗震性能研究
应 变 值 根 据 ２ １ 节 材 性 试 验 数 据 确 定： ｆ ｙ ＝
３９９ ＭＰａ，ｆ ｕ ＝ ５３６ ＭＰａ，ｆ ｓｔ ＝ ４５５ ＭＰａ， ε ｙ ＝ ０ １９４％ ，
ε ｕ ＝ １６ ０％ ， ε ｓｔ ＝ ２３ ３％ ， 弹 性 模 量 Ｅ ＝ ２ ０６ ×
荷载。 利用柱顶 ２００ ｔ 的液压千斤顶施加轴向力模
拟钢柱的重力及楼板的自重等，轴压比控制在 ０ ４
以内。 在加载端利用槽钢设置侧向支撑系统限制梁
段平面外位移，以防止系统侧向失稳。 利用力、位移
传感器、机电百分表和应变计等测量仪器采集位移、
应变、力等数值，通过计算机进行实时记录。 试验装
置如图 ４ 所示。
荷载作用下 将 柱 端 塑 性 铰 强 制 性 外 移 至 梁、 柱 连
接焊缝以外 位 置，达 到 保 护 梁 端 焊 缝 不 发 生 脆 性
断裂的抗震设计目标。 本文针对非对称腋板加强
Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ２０１６ （６） ， Ｖｏｌ ３１， Ｎｏ ２１０
（ 图 １ａ） 进行了试验研究和有限元分析，研究了腋
移控制加载的荷载 － 位移混合控制方法 ［１１］ 。 具体
加载制度如表 ３ 所示：试件屈服前按 １５，３０，４５ ｋＮ
等逐级施加，每级循环 １ 次，即初始力荷载取极限荷
载的 ２０％ ，每级增量约为 ２０％ ，直至屈服；试件屈服
后采 用 位 移 控 制 加 载， 按 １ ０Δ ｙ 、 ２ ０Δ ｙ 、 ３ ０Δ ｙ 、
０ 引 言
节点开展了试验和数值模拟研究工作。 设计并制
近年来，我国汶川、鲁甸等地区发生的强烈地
震由于房屋倒塌损毁对生命及财产造成了巨大损
作 ３ 个在钢梁下翼缘设置腋板的十字形节点试件
失，针对建筑 结 构 抗 震 性 能 的 深 入 研 究 得 到 各 方
面的普遍关注和重视。 钢结构建造的房屋具有承
董建莉，等：钢框架梁端腋板加强节点抗震性能研究
钢框架梁端腋板加强节点抗震性能研究 ∗
董建莉１ 王 燕１ 刘永娟２ 舒 慧１
（１． 青岛理工大学， 山东青岛 ２６６０３３； ２． 威海职业学院， 山东威海 ２６４２００）
摘 要：选取钢框架中柱节点，设计并制作了 ３ 个十字形非对称腋板加强型节点进行滞回性能试验研究和 ＡＮＳＹＳ
收稿日期：２０１６ － ０４ － ０３
１１
科研开发
ａ—非对称腋板加强型节点；ｂ—对称腋板加强型节点。
图 １ 节点形式
ａ—结构；ｂ—局部放大。
图 ２ 钢框架中柱节点选取
１ 试件设计
试验选取图 ２ａ 所示钢框架中柱子结构为研究
文献［７ － ８］ 等对节点域、强柱弱梁、梁柱加劲肋进
梁、柱截面分别为 Ｈ２５０ × １２５ × ６ × ８，Ｈ２５０ ×
别对腋板轴向应力、腋板几何参数等进行验算，根据
表 １ 节点编号及细部尺寸
试件
试验试件
编号
编号
１
２
３
相同。
ＡＮＳＹＳ 模型
ＡＨＰ － １Ｔ（ 非对称）
ＡＨＰ － １Ａ（ 非对称）
ＡＨＰ － ２Ｔ（ 非对称）
ＡＨＰ － ２Ａ（ 非对称）
ＡＨＰ － ３Ｔ（ 非对称）
ＡＨＰ － ３Ａ（ 非对称）
能。 依据文献［９ － １０］ 规定，设计制作 １２ 个试样，
分别取自梁、柱腹板、翼缘及腋板的 ４ 种厚度、每种
板厚 ３ 个，材性试验结果如表 ２ 所示。
１２
本试验采用拟静力低周往复加载试验方案。 使
用美国 ＬＳＷＥＢ － ２５Ｔ 型液压伺服作动器对十字型
节点两侧梁端垂直施加大小相等、方向相反的往复
ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＯＮ ＴＨＥ ＳＥＩＳＭＩＣ ＢＥＨＡＶＩＯＲ ＯＦ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＪＯＩＮＴＳ ＯＦ
ＨＡＵＮＣＨＥＤ ＢＥＡＭ ＥＮＤＳ ＵＳＥＤ ＩＮ ＳＴＥＥＬ ＦＲＡＭＥ
Ｄｏｎｇ Ｊｉａｎｌｉ１ Ｗａｎｇ Ｙａｎ１ Ｌｉｕ Ｙｏｎｇｊｕａｎ２ Ｓｈｕ Ｈｕｉ１
（１． Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０３３， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｗｅｉｈａｉ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌａｇｅ， Ｗｅｉｈａｉ ２６４２００， Ｃｈｉｎａ）
１０ ５ ＭＰａ，泊松比 ν ＝ ０ ３。
图 ４ 试验装置
２ ３ 加载制度
本试验规定：施加荷载时以压为正，以拉为负，
先正后负。 十字节点梁右端的西梁为第一加载端，
先加正向荷载；左端的东梁为第二加载端，先加反向
荷载，达到两加载端同时施加大小相同、方向相反的
荷载的目的。
在试件屈服前采用力荷载控制、屈服后采用位
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ｃｏｌｕｍｎ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ａ ｓｔｅｅｌ ｆｒａｍｅ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｔｏ ｃｏｎｄｕｃｔ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｔｅｓｔ ａｎｄ ＡＮＳＹＳ ｆｉｎｉｔｅ
ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ３ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｃｒｏｓｓ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｐｌａｔｅｓ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｏｂｖｉｏｕｓ ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅ ａｐｐｅａｒｅｄ ａｔ ｔｈｅ ３ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ， ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｃｕｒｖｅ ｗａｓ ｆｕｌｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｓｋｅｌｅｔｏｎ
ｃｕｒｖｅ ｈａｄ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ， ｅｌａｓｔｉｃ ｐｌａｓｔｉｃ ａｎｄ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｔｈｅ Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
０ ０２５ ｍｍ，高强螺栓单元格尺寸取 ０ ０１６ ｍｍ。 利
用 Ｔａｒｇｅ １７０ Байду номын сангаас Ｃｏｎｔａ １７４ 接触单元来模拟螺栓与剪
ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｖｉｓｃｏｕｓ ｄａｍｐｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｐｌａｔｅ ｈｅｉｇｈｔ， ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ
ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｐｌａｔｅ ｌｅｎｇｔｈ． Ｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒａｎｇｅ， ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｖｉｓｃｏｕｓ ｄａｍｐｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ ａｎｄ
ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｎｇｌｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｐｌａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅａｍ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ａｎｇｌｅ ｂｅｔｗｅｅｎ
ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｐｌａｔｅｓ ｗａｓ ａｂｏｕｔ ３０ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｖｉｓｃｏｕｓ ｄａｍｐｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｄ ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｓｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ
滞回性 能、 延 性 和 耗 能 等 抗 震 性 能 影 响； 作 为 对
比，设计对称腋板加强节点有限元试件（ 图 １ｂ） 进
行分析，研究内容可为梁、柱延性节点工程应用提
供参考。
∗国家自然科学基金面上项目（５１２７８２５９） 。
第一作者：董建莉，女，１９７３ 年出生，硕士，高级工程师。
Ｅｍａｉｌ：ｄｏｎｇ＿ｊｉａｎｌｉ＠ １２６． ｃｏｍ
ｊｏｉｎｔｓ． Ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｈｉｎｇｅ’ ｓ ｏｕｔ⁃ｓｈｉｆｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｊｏｉｎｔ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗａｓ
ｍｏｒｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ｈａｕｎｃｈｅｄ ｂｅａｍ ｅｎｄｓ； ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ； ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ； ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ
１０２
１４５
１２５
编号
（ °）
加劲肋
表 ２ 材性试验结果
编号
Ｃ － １４
Ｂ －８
Ｂ －６
Ｐ － １０
截面积 ／
ｍｍ
１４
ｍｍ２
２１０
６
７５
８
１２０
１０
平均值
１５０
屈服强度 ／
极限强度 ／
伸长率 ／
３７０
５００
２２． ０
５４０
２４ ５
５３６
２３ ２５
ＭＰａ
３７８
４２０
４２７
３９９
ＭＰａ
５２５
５７８
ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｗａｓ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ． Ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ｉｎ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｇｏｏｄ
ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｊｏｉｎｔｓ， ｔｈｅ ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ， ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｄｉｆｆｅｒｓ ｌｉｔｔｌｅ ｆｒｏｍ ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ
—
—
—
注：ａ、ｂ、ｔ、θ 代表尺寸如图 ３ 所示。
ａ
ＳＨＰ － １Ａ（ 对称）
ＳＨＰ － ２Ａ（ 对称）
ＳＨＰ － ３Ａ（ 对称）
腋板尺寸 ／ ｍｍ
腋板夹角 θ ／
腋板翼缘
宽度 ／ ｍｍ
厚度 ／ ｍｍ
１０
３５ １
１２５
６
８４
１０
３０ １
１２５
６
８４
１０
３３ ９
１２５
６
试样
厚度 ／
ｂ
ｔ
１４５
％
２１ ８
２４ ７
注：Ｃ 表示取自钢柱翼缘和腹板；Ｂ 表示取自钢梁翼缘和腹板；
Ｐ 表示取自腋板。
２ ２ 试验装置及量测仪器
图 ３ 对称腋板加强型节点设计详图
２ 试验装置及加载制度
２ １ 材性试验
材性试验目的是测得试验用 Ｑ３４５ 钢在单向拉
伸作用下的屈服强度、极限强度、伸长率等力学性
平夹角为 ３０°左右时等效黏滞阻尼系数最大，耗能能力最强，有限元计算与试验结果取得了较好一致性；非对称腋
板与对称腋板加强型节点相比，两类节点的延性系数、耗能能力等抗震性能相差不大，对称腋板加强型节点塑性铰
处的外移机制更有效，塑性变形更为充分。
关键词：梁端腋板加强节点； 滞回性能； 延性； 耗能
ＤＯＩ：１０ １３２０６ ／ ｊ． ｇｊｇ２０１６０６００３
板长度、宽度、厚度及水平夹角等几何参数对节点
载力高、延性好、抗震性能优，施工速度快等优点，
目前已在土木工程领域中得到大量应用。 近期各
国针对钢结构新型延性节点抗震设计理论的研究
发展较快 ［１ － ４］ ， 梁 柱 连 接 采 用 新 型 延 性 节 点 的 设
计思路是通 过 增 大 或 减 小 梁 端 截 面，在 强 烈 地 震
２． ０Δ ｙ
４． ０Δ ｙ
图 ５ 材料应力 － 应变关系曲线
采用 Ｓｏｌｉｄ ９２ 三维实体单元模拟梁柱及高强螺
栓建立模型，并进行自由网格划分，由于节点接触部
分受力较复杂，单元格过大会影响计算精度或不收
敛，过小占用计算空间过大，故采用分类划分的形
式，梁 柱 端 部 取 ０ ０５ ｍｍ， 节 点 域 及 腋 板 附 近 取
应的编号及 几 何 参 数 如 表 １ 所 示，对 称 腋 板 加 强
对象，试件几何尺寸及加载简图如图 ２ｂ 所示。
行验算，均 满 足 设 计 要 求。 试 件 试 验 及 有 限 元 对
２５０ × １４ × １４，根据文献［５ － ６］ 进行试件设计，并分
型试件节点 详 图 如 图 ３ 所 示，与 非 对 称 腋 板 尺 寸