配置哑铃型可更换耗能梁段的钢框架节点抗震性能分析

王福明; 何子鹏; 谢薇; 郁晨羽; 罗孝宇; 蒋友宝

doi:10.3724/j.gyjzG24022309

配置哑铃型可更换耗能梁段的钢框架节点抗震性能分析

doi: 10.3724/j.gyjzG24022309

长沙理工大学土木工程学院, 长沙 410114

基金项目:

湖南省自然科学基金项目（2022JJ40494）；国家重点研发计划（2021YFB2600903）；长沙市自然科学基金项目（kq2202206）。

详细信息

作者简介:
王福明,博士,讲师,主要从事新型结构体系研究。Email:wangfuming@csust.edu.cn

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出版历程
- 收稿日期: 2024-02-23
- 网络出版日期: 2026-06-06
- 刊出日期: 2026-04-20

Seismic Performance Analysis of Steel Frame Joints Equipped with Configurable Dumbell-Type Replaceable Energy-Dissipating Beam Segments

School of Civil Engineering, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China

摘要

摘要: 针对传统翼缘削弱型节点所存在的侧向刚度低、难更换等问题，提出了一种配置哑铃型可更换耗能梁段的钢框架节点，该节点利用哑铃型耗能梁段腹板削弱的形式代替翼缘削弱，提高梁段整体侧向刚度，减少梁平面外失稳的风险。同时哑铃型可更换耗能梁段采用高强螺栓进行端板连接，增加更换的便利性，采用梁段的方式代替整体梁，更节省钢材。采用有限元分析方法，研究了腹板削弱长度、腹板削弱深度、不对称削弱等参数对其抗震性能的影响，对比分析了不同构造参数下结构的应力和应变云图、滞回曲线、骨架曲线、耗能曲线、耗能系数、刚度退化曲线等，结果显示，对结构影响由弱到强分别为腹板削弱长度、腹板削弱深度、不对称削弱，腹板削弱长度建议取值为0.24~0.48的“哑铃”型梁段长度，腹板削弱深度建议取值为0.07~0.21的“哑铃”型梁段高度；建议采用对称削弱的形式。
- 可恢复功能防震结构 /
- 可更换 /
- 腹板削弱 /
- 参数分析
Abstract: Aiming to address the problems of low lateral stiffness and difficult replacement in traditional flanged joints， a steel frame joint with a dumbbell-type replaceable energy-dissipating beam segment is proposed. By weakening the web of the dumbbell-type energy-dissipating beam segment instead of the flange， the joint achieves higher lateral stiffness and a reduced risk of out-of-plane instability. At the same time， the dumbbell-type replaceable energy-dissipating beam segment is connected with high-strength bolts to improve replaceability. This design allows for the replacement of only the beam segment instead of the entire beam， thereby saving steel. Using the finite element analysis method， a parametric study was conducted to compare and analyze the effects of different parameters， including web weakening depth， web weakening length， and asymmetric weakening， on the seismic performance of the joint. A comparative analysis was performed on key structural responses， such as stress-strain contour plots， hysteresis curves， skeleton curves， energy dissipation curves， energy dissipation coefficients， and stiffness degradation curves under different structural parameters. The results showed that the web weakening length had the least influence on the structural behavior， followed by the web weakening depth， with asymmetric weakening having the most significant impact. The recommended value for the web weakening length is 0.24 to 0.48 times the length of the dumbbell-type beam segment， while the recommended value for the web weakening depth is 0.07 to 0.21 times its height.A symmetric weakening configuration is advised.
- resilient seismic structure /
- replaceable /
- web weakening /
- parametric analysis

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