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带可更换梁段的翼缘削弱型节点滞回性能研究
摘要：
本文针对带可更换梁段的翼缘削弱型节点在地震作用下的滞回性能进行了研究。首先，介绍了节点的结构形式、梁段的更换方式以及节点的试验设计。然后，在易损性分析的基础上，通过试验数据进行了节点的滞回性能分析。最后，据此提出了性能优化措施，为类似节点的设计提供了参考依据。
关键词：可更换梁段、翼缘削弱、滞回性能、地震作用、性能优化
1.引言
节点是结构的重要组成部分，其性能直接影响着结构的整体性能。在地震作用下，节点的滞回性能对于结构的破坏与损伤具有重要的决定作用。因此，在节点设计中，需要考虑其在地震环境下的滞回性能。
目前，大多数节点设计采用钢筋混凝土杆件作为节点的主要构件。然而，在地震作用下，节点的锚固钢筋易于破坏，从而可能导致节点整体损坏。为了提高节点的滞回性能，在部分国家和地区的地震设计规范中，提出了采用可更换钢梁段的翼缘削弱型节点来增强节点性能。
钢梁段的更换使得节点具有较强的韧性和可修复性，同时也能够减轻节点的重量和体积。因此，在常规节点的设计基础上，引入可更换钢梁段，有望提高节点的滞回性能，减轻其易损性。
2.节点设计及试验设计
本文研究的节点结构采用了可更换的钢梁段。该节点的结构形式如图1所示。
图1带可更换梁段的翼缘削弱型节点示意图
其中，节点的主要构件是两个箱形钢管柱，之间通过横向钢框架连接。梁段通过螺栓和钢板与节点相连。钢梁段的连接处采用了可拆卸的销柱结构，使得钢梁段可以方便地更换或修复。节点的削弱翼缘采用了倒角式缩小翼缘，以减小节点的刚度和重量。
为了测试该节点在地震作用下的滞回性能，设计了试验方案。试验采用了双向等幅往复作用方式，根据不同的荷载水平进行了多个循环的滞回试验。试验装置如图2所示。
图2试验装置示意图
3.试验结果及分析
根据试验数据，进行了节点的滞回性能分析。首先，通过试验数据确定了节点的骨架曲线和滞回曲线。其中，骨架曲线表示节点在无侧向变形时的屈服状态和极限状态，如图3所示。
图3节点骨架曲线图
滞回曲线表示节点在地震作用下的响应过程，如图4所示。
图4节点在地震作用下的滞回曲线
从滞回曲线中可以看出，节点的滞回性能良好，具有较强的耗能和韧性。在低荷载水平下，节点响应较为柔软，随着荷载增大，节点的刚度逐渐增强，最终达到极限状态。同时，节点的曲线之间存在较大的平稳回线，表明节点在受到较大荷载时表现出了较好的恢复能力。
4.性能优化措施
基于以上分析，本文提出了如下的性能优化措施：
（1）改进削弱翼缘设计，减小节点的刚度和重量，提高节点的韧性和耗能能力。
（2）优化可更换梁段的连接结构，使其更加稳定可靠，在更换或修复钢梁段时能够更加便利。
（3）采用预应力钢筋或增加节点外包钢板的数量，提高节点的抗震性能。
（4）进一步优化节点的弹性刚度和屈服特性，以使节点能够在地震作用下有更好的过载能力和韧性。
结论：
本文研究了带可更换梁段的翼缘削弱型节点在地震作用下的滞回性能。通过试验数据和分析，发现该节点具有较好的耗能和韧性，同时也存在一些易损性问题。据此提出了性能优化措施，为类似节点的设计提供了参考依据。