混合结构中钢梁与混凝土墙刚性节点的拟静力试验

通过低周反复加载作用下的拟静力试验,对3个钢梁与混凝土墙刚性节点在地震作用下的破坏机理和抗震性能等特性进行了研究．试验结果表明,钢梁翼缘与封口板之间连接焊缝的焊接质量对节点性能至关重要;钢梁腹板与连接板的高强螺栓连接对节点性能也有较大影响．同时根据试验结果对相关的设计方法提出了具体的建议,例如在满足构造要求的前提下尽量取规格较大的高强螺栓．     

高强钢芯筒-螺栓连接钢管柱节点静力性能试验

为解决现有钢管柱节点单边螺栓锚固不足和操作复杂的问题,提出高强钢芯筒-螺栓连接副装配式节点,连接副由内置于钢管柱的高强钢芯筒和常规高强螺栓组成.为考察这种新型节点的静力性能,对6个1∶1足尺钢管柱框架边节点进行单调加载试验,研究变量为钢芯筒类型、筒壁厚度、螺栓直径、钢梁端板厚度.重点分析节点关键部位的应力变化、变形能力、破坏模式、螺栓拉力和节点类型.结果表明:试件均为半刚性节点、梁端塑性铰破坏机制,封闭型芯筒厚度与螺栓直径相当时可以满足梁柱刚接的强度条件;节点域变形很小可以忽略,芯筒转动变形对节点转动影响不超过10%;钢梁端板与柱的间隙随着芯筒厚度减小而快速增长,螺栓有拔出趋势,连接副的抗拉设计值可按钢板螺纹抗拉承载力的70%取用.     

钢梁与钢骨混凝土墙高强螺栓节点域内力分析

在试验研究的基础上,对钢梁与钢骨混凝土墙高强螺栓连接节点在低周反复荷载作用下节点域的内力进行分析。研究结果表明:在扭矩和剪力共同作用下,高强螺栓连接节点产生滑移破坏的主要原因是扭矩;通过连接板传递到混凝土墙内部的弯矩由内埋钢牛腿变形产生的抵抗弯矩和对偶粘结力共同承担。随着钢牛腿截面进入墙体深度的增加,在截面处的累积对偶粘结力会增大,而钢牛腿截面的弯矩会减小。     

异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点抗震性能研究

为研究异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点的抗震性能,对节点试件进行低周往复荷载试验及ANSYS非线性有限元分析.结果表明:破坏源于节点区钢梁翼缘屈曲,顶底角钢屈服形成塑性铰,节点产生大转动变形;各试件滞回曲线较为饱满,呈倒“S”形,延性系数均大于2.55,节点具有较好的耗能能力;角钢厚度、高强螺栓直径对节点承载力和变形能力影响显著,增大角钢厚度及高强螺栓直径,节点延性系数略有降低,但极限承载力明显提高;有限元节点应力分布及破坏特征与试验现象基本一致,屈服承载力、极限承载力有限元计算值与试验值吻合较好;轴压比对节点抗震性能影响较小,相较于螺栓性能等级,钢材强度等级对节点刚度及承载力影响更为显著.     

钢梁与混凝土墙螺栓连接节点受力性能研究

利用有限元程序对钢梁与钢骨混凝土墙高强螺栓节点受力性能进行了数值分析,并将计算结果与试验结果进行了对比,同时确定了有限元程序在该结构试验中的应用范围。结果表明,在荷载作用下,墙体的最大应力区域出现在墙体与锚板边缘的接触处;具有对称性的双剪板连接能够减少扭矩的作用,改善试件的受力性能。     

一种新型组合结构梁柱节点的试验研究

提出了一种新型的端板螺栓连接的钢混凝土组合梁、连续复合螺旋箍混凝土柱节点.这种节点的构造为组合梁混凝土中的负钢筋贯通节点核芯区,而组合梁的钢梁部分靠带肋板的端板、长杆高强螺栓连接,节点核芯区设立钢板箍代替普通的箍筋.此节点构造简单、便于施工.为了研究其抗震性能和破环机理,对这种节点进行了足尺的拟静力试验和模拟节点核芯区的试验.介绍了试验情况,对节点的强度、延性、滞回性能进行了分析.结果表明该节点属于典型的梁铰破坏,具有较好的耗能能力.根据实验提出了构造建议与核芯区承载力公式.     

单边螺栓连接T形件-钢管节点高温下及高温后受拉性能

通过试验，研究螺纹锚固单边螺栓连接节点在高温下及高温后的受拉性能，并与标准高强螺栓连接节点进行比较.在高温试验中，采用恒温加载和恒载升温2种方式，研究不同温度及荷载比对节点破坏模式及承载力的影响；在高温后试验中，研究火灾阶段的温度及荷载对节点破坏模式和承载力的影响.试验结果表明，单边螺栓连接T形件-钢管节点存在4种典型破坏模式，且高温下和高温后节点的破坏模式均不会发生改变.随着温度升高，节点承载性能下降明显，但试验节点在屈服前均未出现钢管柱壁上的螺纹破坏.在高温后试验中，节点的残余承载力与常温下基本相同，表明节点在火灾后仍具有良好的承载力.节点发生端板屈服伴随螺栓破坏时的单边螺栓性能与标准螺栓相近.根据试验结果，提出单边螺栓节点高温下的承载力计算方法，所提公式的计算结果与试验结果吻合较好.     

内置高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能

为研究内置FRP约束UHPC高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能,基于“强柱弱梁”目标设计制作5个端板-螺栓连接节点试件,通过拟静力试验研究节点的破坏机理,并分析柱轴压比、FRP管厚度和有无芯柱对节点抗震性能的影响,对比钢梁更换前后节点的性能。试验结果表明：所有试件均在梁端形成塑性铰破坏;该破坏模式下,节点具有较高的承载力、耗能能力和较好的延性;内置芯柱时,试件承载力提高但延性降低;随着FRP管厚度增加,节点初始刚度和耗能能力均得到提升;相比原试件,更换梁试件的耗能能力、延性和初始刚度均有所降低。变形分析结果表明：节点域组合柱以受弯变形为主,两侧钢梁主要承担节点域的剪切变形。依据初始刚度判定该节点属于刚性节点。     

钢管混凝土柱与桁架穿心螺栓端板式连接节点非线性有限元分析

采用有限元程序ANSYS对钢管混凝土柱与桁架穿心螺栓端板式连接节点进行单调加载和循环加载作用下的受力性能分析.有限元分析结果与试验基本吻合.在此基础上对节点进行了参数分析,研究了轴压比、钢管柱壁厚度、核心混凝土强度、螺栓级别及直径对节点受力性能影响.结果表明,轴压比和钢管柱壁厚度对节点受力性能影响较大.     

螺栓预拉力对柔性法兰连接节点刚度影响的试验设计

通过柔性法兰连接节点刚度的定义,研究了不同的螺栓预拉力在变电构架柔性法兰连接中的应用,分析了并设计了高强螺栓与高强度普通螺栓对法兰连接节点刚度影响的试验,指出了在试验设计时所需的注意事项.     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱-钢梁节点的静力性能

目的通过研究找出两类内置CFRP圆管方钢管高强混凝土柱-钢梁节点在单调荷载作用下的传力机制和破坏模态．方法设计了一栋采用内置CFRP圆管的方钢管混凝土柱的5层框架结构,利用有限元软件ABAQUS建立了三维有限元模型,对两类节点进行了单调荷载作用下的模拟分析．结果外加强环式节点的梁端弯矩主要通过柱角附近的水平环板和柱两侧外伸环板传递给柱壁和核心混凝土,水平环板有效宽度大约为0．5倍的柱宽度．外肋环板式节点的极限位移均大于外加强环式节点,尤其是外肋宽度大于40mm时更为明显．外肋环板式节点的极限承载力也高于外加强环式节点．结论设计节点的破坏主要原因是环板和钢梁翼缘交接位置出现局部屈曲,节点的极限承载力取决于梁的抗弯承载力,变截面位置作为整个节点危险部位,在设计中应进行计算和校核．     

基于遗传算法的钢柱翼缘补强系数优化计算

钢结构中H型钢柱翼缘与梁常采用端板式高强螺栓刚性连接节点,计算所需的梁端板厚度通常比与其连接的柱翼缘部分的厚度大,柱翼缘部分必须进行补强设计。文献[3]推导出补强板厚度的计算公式,但补强系数的确定方式较粗略。文中采用遗传算法确定了补强系数的最优值。     

不规则布置梁加强环式梁柱节点的试验研究

加强环式节点是目前研究最成熟、应用最广泛的钢结构梁柱节点形式。以往的研究都把重点放在规则布置梁加强环式梁柱节点的受力分析上,没有涉及特殊不规则布置梁柱连接节点。特殊的不规则布置梁柱连接节点的设计是钢结构设计的难点。本文通过2个不规则布置梁加强环式梁柱节点的足尺模型试验,研究该类型节点的受力性能和破坏机理。实验结果表明,加强环板能有效地将梁翼缘的应力传递至钢管壁,加强环板与钢管壁能共同工作,但应考虑钢管壁参与工作的有效范围;无梁一侧的环板的应力较小;合理的设计可以保证该类型节点具有良好的工作性能。     

500kV输电线路高耸塔高强钢相贯节点试验研究

以国家电网公司应用Q420高强钢首批输电线路试点工程(500kV汉江大跨越直线塔主材采用Q420钢管)为背景,对3种类型的K型相贯节点进行了足尺试验研究.试验表明,在主管轴力较高时,节点的破坏以主管的局部塑性变形破坏为主,节点的破坏很大程度是由节点域主管的变形来表现的;K3型节点加劲板的设置,能有效地将两支管上的力均匀传给主管,从而改善节点支管与主管相贯线区域的受力性能,这就是K3型节点的实测承载力较K2型节点提高了25%的原因.借用中国钢结构设计规范中的计算方法进行了比较和推析,发现对K型高强钢节点简单地套用现有的简化公式和计算公式不可取.     

角钢-双T型纵横梁拼接节点承载特性研究

拼接节点作为钢桁架结构重要的连接部位,其承载力和刚度是影响钢桁架整体结构安全性和稳定性的重要因素。本文结合大直径钢桁架筒仓施工支撑平台设计提出两种角钢–双T型纵横梁拼接节点的拼接形式,为研究其承载特性,采用静力加载试验和有限单元法,对这两种拼接节点进行研究,分析相同受力和相同约束等条件下带腹板连接板拼接节点和带腹板端板拼接节点的抗弯刚度、极限荷载及破坏模式,以确定较合理的角钢–双T型纵横梁拼接节点的拼接形式,实现大直径钢桁架筒仓施工支撑平台的装配化施工。研究结果表明：相同约束条件下,当荷载达到150 kN时,试验测得带腹板连接板拼接节点的位移比带腹板端板拼接节点的位移小–1.73%,且其抗弯刚度比带腹板端板拼接节点高8.76%。采用有限单元法对带腹板连接板拼接节点和带腹板端板拼接节点进行数值模拟,当荷载达到极限荷载200 kN时,带腹板端板拼接节点塑性变形较大,最后带腹板端板拼接节点先于构件发生剪切破坏;当荷载达到极限荷载220 kN时,带腹板连接板拼接节点塑性变形较大,最后构件先于带腹板连接板拼接节点发生压屈破坏。带腹板连接板的拼接节点更符合“强节点弱构件”的节点设计原则,满足大跨度钢桁架节点拼接要求,其研究成果为钢桁架整体结构性能的研究提供理论依据。     

轻钢结构高强度螺栓安装的施工监理

高强度螺栓作为轻钢结构的主要连接件,在安装中经常出现连接板和母体间滑移或螺栓拉断等问题,对施工质量和施工进度造成直接影响,必须对其进行重点监理控制.结合生产实际,对高强度螺栓的安装质量控制提出了有关的施工监理控制方法.     

高强钢板组合螺栓抗拉性能有限元分析

高强钢板钻孔攻丝后替代螺母,与高强螺杆组合成一种新的单边螺栓连接副,可用于钢管柱框架节点.为研究钢板组合螺栓抗拉承载力和破坏机理,在本组试验研究的基础上对4类钢板组合螺栓共64个试件进行单调拉伸数值模拟,以板厚和螺杆直径为研究变量,包括Q345B、45号钢、Q460C和Q690D四种钢材和10.9级M16、M20、M24、M27和M30五种规格高强螺栓.结果表明:Q345B、Q460C和Q690D均可作为45号钢的替代材料;钢板组合螺栓在锚固可靠的条件下,可按螺杆螺纹极限抗拉荷载的70%作为其抗拉设计值;钢板较薄时,发生钢板螺纹滑牙破坏,螺栓拔出,螺杆最大应力位于锚固区,钢板向外凸起,凸起量大于支点间距的1/200;钢板较厚时,发生螺杆拉断破坏,螺杆最大应力位于构造区,两种破坏模式中钢板的最大应力均位于钢板螺纹第一扣处.为保证钢板组合螺栓不发生钢板螺纹滑牙破坏,建议Q345B钢板厚度不宜低于1.15d;Q460C钢板厚度不宜低于1.10d;Q690D钢板厚度不宜低于0.95d,根据弹性力学和螺纹传力机理推导高强钢板组合螺栓抗拉承载力公式,公式计算结果与有限元结果吻合良好,研究成果可为钢板组合螺栓的设计提供参考.     

新型PEC柱（弱轴）-钢梁节点BRS耗能板部分自复位连接抗震性能研究

为了更好满足梁柱连接的抗震性能需求,提出采用T形件预拉对穿高强螺栓,并且在梁有限长度范,内设置预拉杆实现连接部分自复位和BRS板加以辅助耗能的PEC柱弱轴-钢梁节点部分自复位连接形式,并对其进行低周循环荷载试验研究和利用有限元软件ABAQUS 6.11进行模拟,对比分析其滞回性能、自复位功效、耗能能力,验证了有限元模型的合理性.研究结果显示：预拉对穿螺栓的设置使节点域充分实现了混凝土斜压带传力,降低了对钢柱腹板的抗剪要求;试件在达到中震下梁柱连接转动限值0.02 rad时,主体构件梁、柱仍处于弹性状态;在整个加载过程中连接节点BRS板耗能充分,且残余转角均小于小震层间侧移角限值0.005 rad,表明新型卷边PEC柱-钢梁中节点部分自复位连接具有较优的自复位效果和耗能能力.     

钢筋钢纤维高强混凝土梁正截面开裂弯矩的计算方法

通过12根钢筋钢纤维高强混凝土梁的试验,分析钢纤维对钢筋高强混凝土梁正截面抗裂弯矩的影响.实验结果表明,钢纤维的加入提高了钢筋高强混凝土梁的正截面开裂弯矩,并随着钢纤维体积率的增加呈增长的趋势,增加幅度在40%～100%之间;纵向钢筋配筋率、梁的高度以及钢筋的强度等级对钢筋高强混凝土梁的开裂弯矩也有影响;开裂弯矩随纵筋配筋率的增大以及随截面高度的减小而增大.结合现行有关规范,提出了钢筋钢纤维高强混凝土梁截面抵抗塑性影响系统的计算公式和钢筋钢纤维高强混凝土梁开裂弯矩的计算公式,并用试验数据验证了该公式的正确性.