Study on damage behavior of weld of beam-to-column connection in steel frame Ⅰ ： experiment
SHI Yongjiu，XIONG Jun，WANG Yuanqing （ Department of Civil Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084 ，China）
48Leabharlann 0引言11. 1
试验概况
试件设计
1994 年的美国 Northridge 地震和 1995 年的日本 Kobe 地震中大量多高层钢框架结构在梁柱节点下翼 ， 促使结构工程界开始 重新认识和研究高层钢结构焊接节点的抗震性能 。 缘焊缝位置发生断裂破坏 为此世界各国相继启动了多个合作研究计划， 美国 联邦应 急 管 理 署 （ FEMA ） 资 助 加 州 结 构 工 程 协 会 （ SEAOC ） 、 应 用 技 术 研 究 会 （ ATC ） 和 部 分 大 学 （ CUREE） 开展了联合研究计划 SAC Joint Venture（ 钢 结构焊接节点研究计划）
。 Krawinkler
［3 ］
， Fisher
［4 ］
等对钢结构中全焊接和栓焊混合连接节点焊缝性能 进行了研究。但随着高层钢结构节点强度和刚度的 提高， 全尺寸节点模型试验对试验条件要求较高， 开 展大批 量 的 节 点 足 尺 试 件 破 坏 试 验 的 成 本 很 高 。 Fisher 和 Kaufmann 设计了节点局部试件进行单向拉 伸试验， 单独分析节点梁下翼缘焊缝性能 。 试验结 ［45 ］ ， 果表明 此类构件破坏形态与整体节点破坏一 致， 但由于试件中板件边缘约束条件与全焊接节点 不同， 在焊缝裂纹分析中， 需考虑梁受弯时焊缝裂纹 尖端的实际受力状态 。我国从上世纪 80 90 年代开 始进行钢结构节点性能的试验研究， 清华大学 、 同济 大学、 重庆大学 、 西安建筑科技大学等高校先后开展 了钢梁柱节点的拟静力和拟动力试验研究 。 同济大 ［6 ］ ［7 ］ ［8 ］ 学李国 强 等 ， 清华大学赵大伟 、 苏迪 、 奥晓 磊
［2 ］ ［1 ］
共设计 9 组材料强度 、 几何尺寸 、 构造方式不同 9 个进行单向拉伸试验 的局 部 节 点 试 件 20 个， （ SP1A SP9A ） ， 11 个 进 行 循 环 荷 载 试 验 （ SP1B SP9B， SP1C ， SP1D） 。试件选取钢框架梁柱节点中梁 图 2 ） 。 试件尺寸及构 下翼缘和节点部分区域（ 图 1 ， 造如图 2 所示 。试件核心区为 T 字形截面， 梁翼缘与 柱翼缘之间的焊缝采用全熔透坡口焊， 焊接孔采用 直径 30 mm 的 1 /4 圆孔 。Q345 钢材采用 E50 型焊条 Q390 、 Q420 钢材采用 E55 型焊条焊接 。 焊缝 焊接， 质量等级为 I 级 。 其余位置采用焊角尺寸为 12 mm 的角焊缝 。
基金项目： 国家自然科学基金项目（ 90815004 ） ， 国家自然科学基金项目（ 50778102 ） 。 mail： shiyj@ mail. tsinghua. edu. cn 作者简介： 石永久（ 1962 — ） ， 男， 黑龙江鸡东人， 工学博士， 教授。Email： xiongj02@ mails. tsinghua. edu. cn 通讯作者： 熊俊（ 1983 — ） ， 男， 四川乐至人， 工学博士， 助理研究员。E收稿日期： 2010 年 8 月
（ 清华大学 土木工程系，北京 100084 ）
摘要： 选取 20 个钢框架全焊接梁柱节点局部试件进行单向拉伸和拉压循环试验， 记录了试件的破坏模态和应力应变曲线， 分析了材料强度、 加载方式、 板件厚度、 宽度等参数对节点局部焊缝性能的影响， 研究了焊缝开裂对节点损伤的影响。 试验 表明， 循环加载会显著削弱焊接试件承载能力和变形能力， 导致焊缝的开裂和破坏； 焊缝在循环荷载作用下， 受压的塑性发 焊缝中裂纹发展导致节点承载力下降和刚度损伤； 展会削弱焊缝延性； 焊缝开裂和板件屈曲是节点损伤的两大主要因素， 板件屈服后的局部屈曲对节点的损伤有待进一步研究。 关键词： 钢节点； 单向拉伸试验； 拉压循环试验； 焊缝损伤 中图分类号： TU973. 257 TU317. 1 文献标志码： A
Abstract： 20 specimens，originating from welded beamtocolumn connections，were tested under monotonic and cyclic loading． The failure modes and deformation curves were observed． The effects of material strength，loading regime ，beam thickness and width were analyzed． The damage characteristics of weld was paid particular attention to． The experimental results reveal that cyclic loading result in the weld failure which weakens the resistance and deformation capacity of welded specimens． The plastic deformation weakens the weld ductility． Weld crack and local buckling cause the connection damage． The resistance and stiffness of specimens constantly are weakened while the crack propagation and the influence of postyield local buckling needs an indepth research． Keywords： steel connection； monotonic tensile test ； cyclic loading test ； weld damage
建筑结构学报
Journal of Building Structures
第 33 卷 第 3 期 2012 年 3 月 Vol. 33 No. 3 Mar． 2012
007
文章编号： 1000-6869 （ 2012 ） 03-0048-08
钢框架梁柱节点焊缝损伤性能研究 Ⅰ ： 试验研究
石永久，熊 俊，王元清