加劲肋对钢管相贯节点力学性能的影响

加劲肋可以提高钢管相贯节点的承载力及刚度,进而提高节点可靠性和结构整体稳定性.其中,加劲肋的平面尺寸、厚度、形状以及加劲肋是否贯穿钢管等对节点的刚度、承载力及延性有很大影响.以一个钢管相贯节点足尺试验为基础,通过一系列扩展的有限元模型来分析加劲肋厚与管厚比、加劲肋尺寸与管径比和加劲肋是否贯穿钢管等因素对节点承载力、屈服前后刚度以及延性的影响.研究结果表明,加劲肋可以显著提高节点承载力和刚度.对于仅焊于钢管外的加劲肋,合理的厚度比(加劲肋厚度与管壁厚度之比)为α=0.5 ～1.0;对于贯穿钢管的加劲肋,合理的厚度比为α=0.5 ～0.8;加劲肋边长与管径之比β的合理取值为0.6～1.     

T型加劲肋长度对箱形柱——工字梁节点强度的影响

采用ANSYS有限元程序对外部补强箱型柱-工字梁节点模拟，通过对不同试件节点的应力分布和极限承载力分析得到不同长度加劲肋对节点强度的影响，提出在实际设计中应合理确定加劲肋的长度。     

设置加劲肋圆钢管T型相贯节点面内抗弯承载力试验研究及模拟分析

为提高相贯节点的承载力和疲劳寿命,在节点区域设置加劲肋,开展设置加劲肋T型圆钢管相贯节点面内抗弯承载力的试验研究,探讨了设置加劲肋T型相贯节点的破坏模式、应变发展规律和抗弯承载力特性;试验中主管受压侧加劲肋附近应变发展较快,当节点荷载临近极限承载力时,节点主管受压侧加劲肋附近发生明显凹陷的局部屈曲,同时加劲肋发生面外弯曲失稳;设置加劲肋节点面内抗弯承载力比无加劲肋节点承载力明显提高,说明设置加劲肋后有效提高了节点抵抗变形的能力,增加了节点的刚度和强度,使节点承载力有大幅度的提升。同时,开展相贯节点的非线性有限元模拟,分析得到节点的失效模式、承载力与试验均吻合较好。基于非线性有限元模拟,考察加劲肋布置方式对抗弯承载力的影响,提出了合理的加劲肋布置方式。     

考虑竖向加劲肋作用的H形梁柱节点试验研究

针对我国现行钢结构设计规范对H形梁柱节点域厚度的要求未考虑竖向加劲肋作用,设计了2组4个平面中柱节点试件,进行拟静力试验,分析竖向加劲肋对节点破坏模式、承载力、刚度、延性、耗能能力等性能的影响。试验研究表明：试件滞回曲线形状稳定,节点域屈曲后曲线有捏拢现象,但承载力无明显下降,延性良好;竖向加劲肋对试件刚度、承载力和延性影响很小,但耗能能力增加、平面外变形减小、剪切屈曲性能明显改善,与具有相似节点域等效宽厚比的未设置加劲肋试件相比,延性相当,但耗能能力更好。根据研究结果提出了设置竖向加劲肋节点的等效宽厚比计算方法,建议将现行规范中节点域等效宽厚比不小于90的限值放宽到加劲节点域等效宽厚比不小于90。     

外伸端板加劲肋试验和有限元研究

为研究梁柱外伸端板螺栓连接中端板加劲肋对节点刚度和承载力的影响,对外伸端板加劲肋进行系统分析.给出三角形加劲肋较无限长矩形加劲板受拉强度效率系数的计算公式,并基于端板外伸加劲肋的传力及翼缘内外侧螺栓拉力均衡的考虑提出加劲肋形状和厚度的设计方法.对6个无加劲和3个加劲T形件连接节点进行试验研究,并对多个外伸端板连接节点模型进行有限元分析.研究结果表明,工程中常用加劲肋会过早屈服,起不到理想的加劲效果;推荐方法设计的端板加劲肋能够很好地满足<门式刚架轻型房屋钢结构技术规程>(CECS102:2002)所隐含的加劲肋使端板外伸部分由一边固支三边自由板变为两相邻边固支板的要求.     

设纵向加劲肋后矩形钢管混凝土柱屈曲机制分析及构造建议

针对搜集的38根设肋试件的轴压试验结果,采用ABAQUS进行了有限元计算。计算结果表明,轴压承载力与试验轴压承载力误差在7%以内,破坏模式与试验破坏模式吻合较好。根据相关试验数据,对加劲肋的工作机理及受力状态进行了分析。分析结果表明,平板加劲肋截面抗弯刚度对试件承载力有明显的影响,应选取合适加劲肋抗弯刚度及截面尺寸,才能既使组合构件的承载性能得到有效发挥,同时用钢量得到合理优化;钢管屈曲模式受加劲肋刚度的影响较大,随着加劲肋刚度的增大,钢管板件逐渐由在板件横向的一个半波转变为两个半波;当加劲肋刚度达到临界刚度后,加劲肋截面面积不再影响钢管屈曲模式,但试件的轴压承载力随加劲肋面积的增大而增大。     

一体成型铝合金加劲肋角型件高强螺栓连接节点力学性能研究

铝合金角型件高强螺栓连接节点的可用性已经得到了验证,但其角型件强度过低,且存在焊接加劲肋会导致强度进一步降低的问题。据此,提出一体成型铝合金加劲肋角型件,为了探究一体成型铝合金加劲肋角型件对节点受力性能的影响,基于准确的有限元数值模型,建立了3种不同加劲肋厚度的铝合金角型件高强螺栓连接节点。研究表明,一体成型铝合金加劲肋角型件能大幅提高节点的承载力,且随着加劲肋厚度的提高,节点的承载力和刚度也逐渐提高。     

加劲肋厚度对焊接球节点承载力的影响分析

目前加劲肋厚度对焊接空心球节点性能影响的研究不多,至今没有一部结构设计规范明确提出加劲肋厚度对焊接球节点强度的影响大小。如何经济、安全地选取加劲肋厚度是值得思考的问题。为有效评估加劲环板厚度对焊接球承载力的影响,运用有限元软件ABAQUS建立带肋焊接空心球节点模型,提出焊接空心球内部加劲肋的构造壁厚取值方法,同时研究了在受压和受拉情况下,不同加劲肋厚度对焊接球承载力的影响。     

槽钢加劲钢板剪力墙受力性能研究

竖向槽钢加劲钢板剪力墙由内嵌钢板、边缘构件和墙板两侧对称布置的竖向槽钢加劲肋组成。槽钢加劲肋具有较高的抗弯、抗扭刚度,可为墙板提供有效的面外约束和轴向支撑作用。利用有限元分析软件ABAQUS对槽钢加劲钢板墙进行屈曲分析和静力弹塑性分析,研究槽钢距边缘构件距离、钢板宽厚比、高厚比、肋板刚度比和柱刚度对钢板墙及边缘构件力学性能的影响。结果表明,槽钢加劲肋至边缘构件的距离主要影响钢板墙的平面外变形,对钢板墙屈曲应力和承载力的影响较小。槽钢加劲肋可以有效提高墙板的屈曲应力。随着宽厚比和高宽比的减小,结构的承载力和刚度均显著提高。增大肋板刚度比可提高钢板墙的初始刚度和屈曲应力,肋板刚度比应大于20。为避免边框柱变形过大或过早破坏,边框柱应具有足够的刚度,增大柱刚度可以提高钢板墙的初始刚度,减缓墙板刚度的退化。     

论不同形状加劲肋对角铝高强螺栓连接节点力学性能的影响

角铝高强螺栓连接节点是铝合金结构的重要连接形式,但其刚度和强度较低,限制了铝合金结构的发展。为研究不同的角型件加劲肋形状对连接节点力学性能的影响,通过ABAUQS有限元软件建立准确的数值模型,分析4种不同形状的铝合金结构加劲肋角铝高强螺栓连接节点,得出以下结论,直角三角形加劲肋对节点的承载力提升最为显著,综合考量力学性能和经济性,建议采用圆弧形加劲肋角型件。     

铝单板加强肋布置及受力的分析

背面含有加强肋（用铝焊钉固定在铝单板背面）的铝单板金属幕墙承受垂直于板面的均布荷栽时,加强肋的布置及在加强肋固定周围分布着较大的集中应力,显著影响着金属幕墙的承载能力及其加强肋的稳固性。目前国内对于此方面的研究尚不多见,本文利用有限元方法求解加强肋的布置及在加强肋固定周围的最大应力,讨论了加强肋的布置对于铝单板承载能力的影响,为金属幕墙的设计提供理论依据。     

后包钢管混凝土框架节点抗震性能试验研究

结合工程实践,进行了三个不同形式的后包钢管混凝土框架节点和一个普通钢管混凝土框架节点的低周反复加载试验。研究后包钢管混凝土框架节点承载能力和抗震性能,以及不同钢管厚度、不同加劲肋形式对节点承载能力和抗震性能的影响。试验结果表明,后包钢管混凝土框架节点的抗震性能不低于普通的钢管混凝土框架节点。研究为加固钢筋混凝土柱提出了一种新方法。     

某大型钢框架煤塔复杂节点设计和分析

利用有限元软件ANSYS,对某大型煤仓支承钢框架结构的复杂节点域进行计算分析,结果表明：对复杂钢结构体系,因节点域构造复杂,其应力分布需采用有限元法补充计算,并应根据有限元分析结果进行承载力验算;节点域某些地方会进入塑性,如塑性区较小可按计算部位的＂平均应力＂进行承载力验算,如塑性区过大应增大截面或增设加劲肋使其满足承载力的要求;所设计的节点域变形很小,腹板没有发生局部鼓曲,符合总体结构刚性节点的假定。     

Experimental research on seismic behavior of steel pipe bulk mass recycled concrete column-steel beam framework

为了研究钢管再生混凝土柱-钢梁框架的受力性能,对4榀内置大块体钢管再生混凝土柱-钢梁框架进行低周反复荷载试验和有限元模拟,通过变化混凝土取代率、含钢率等参数来研究其滞回性能、延性、承载力与刚度退化、耗能能力等性能指标。试验结果表明：框架试件的滞回曲线均较饱满,呈“梭形”,位移延性系数均大于3,等效阻尼系数为0.158~0.472,承载力退化并不明显,而整体刚度退化较为明显,试验过程中的耗能指标平稳,说明框架的耗能能力和抗震性能较好。由有限元分析可知：模拟的滞回曲线与试验结果吻合较好;柱根部塑性铰出现在加劲肋上部约40mm处,加载端塑性铰长度约95mm,梁端塑性铰长度约90mm;混凝土强度在C30~C80之间,框架的弹性刚度和承载力随混凝土强度的提高而增加;梁柱线刚度比在0.32~2.00之间,框架的承载力和弹性刚度随线刚度比增加而提升。     

Research on seismic behavior of cruciform special-shaped CFST column to H-section steel beam joint

为了研究十字形钢管混凝土柱-H形钢梁框架中节点的抗震性能和破坏机理，进行了6个缩尺比为1∶2的节点拟静力试验。观察节点的损伤过程及破坏模式，分析柱端荷载-位移滞回曲线、节点核心区剪力-剪切变形曲线、层间位移角组成、耗能能力及应力分布。采用ABAQUS软件建立钢管混凝土异形柱-H形钢梁框架节点的有限元分析模型，分析结果与试验结果吻合良好，并对节点核心区受剪承载力和节点刚度进行参数分析。研究结果表明：节点的滞回曲线饱满，延性系数介于2.63～4.45之间，等效黏滞阻尼系数介于0.202～0.241之间，节点域的变形和耗能能力较强；建立的有限元分析模型可用于模拟节点的抗震性能，有限元参数分析结果表明增加节点区钢管厚度可以明显提高核心区受剪承载力，增加竖向肋板尺寸可以有效提高节点刚度。为保证竖向肋板节点达到刚性节点要求，建议柱钢板宽厚比不大于30；竖向肋板翼缘外高度、翼缘内高度以及竖向肋板与梁翼缘连接长度分别不应小于梁翼缘宽度的30%、15%和150%；竖向肋板厚度不应小于梁翼缘厚度。     

十字形钢管混凝土柱-H形钢梁框架节点抗震性能研究

为了研究十字形钢管混凝土柱-H形钢梁框架中节点的抗震性能和破坏机理,进行了6个缩尺比为1∶2的节点拟静力试验。观察节点的损伤过程及破坏模式,分析柱端荷载-位移滞回曲线、节点核心区剪力-剪切变形曲线、层间位移角组成、耗能能力及应力分布。采用ABAQUS软件建立钢管混凝土异形柱-H形钢梁框架节点的有限元分析模型,分析结果与试验结果吻合良好,并对节点核心区受剪承载力和节点刚度进行参数分析。研究结果表明：节点的滞回曲线饱满,延性系数介于2.63～4.45之间,等效黏滞阻尼系数介于0.202～0.241之间,节点域的变形和耗能能力较强;建立的有限元分析模型可用于模拟节点的抗震性能,有限元参数分析结果表明增加节点区钢管厚度可以明显提高核心区受剪承载力,增加竖向肋板尺寸可以有效提高节点刚度。为保证竖向肋板节点达到刚性节点要求,建议柱钢板宽厚比不大于30;竖向肋板翼缘外高度、翼缘内高度以及竖向肋板与梁翼缘连接长度分别不应小于梁翼缘宽度的30%、15%和150%;竖向肋板厚度不应小于梁翼缘厚度。     

门式刚架端板连接节点在加劲肋作用下的性能研究

目前国内端板连接计算还没有设计规范,理论方面也在探讨研究中。我国现行规程关于端板连接承载力的设计计算方法还没有考虑端板加劲肋对节点承载力的影响。采用通用有限元软件ANSYS 10.0综合考虑三重非线性的影响,同时考虑螺栓预拉力的影响,对考虑端板厚度、端板加劲肋的设置、螺栓直径、摩擦系数等参数不同的3个系列28个门式刚架梁柱节点试件进行有限元数值模拟,对连接节点的性能进行分析研究,提出设计建议以供参考。     

T形截面钢管混凝土组合柱－钢筋混凝土梁加强环筋连接节点抗震性能试验研究

在传统外加强环节点的基础上,提出一种T形截面钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁加强环筋节点。以牛腿长度、环筋直径和环筋设置方式为主要参数,设计了7个节点试件,并通过静力和拟静力试验,探讨了试件的破坏特征、受力和抗震性能。研究结果表明：设置环筋的试件表现出典型混凝土梁端塑性铰破坏,未设置环筋的试件破坏源于牛腿翼缘与管壁间焊缝撕裂,呈脆性破坏;屈服前梁端纵筋承担了绝大部分弯矩,并通过环筋和牛腿实现了弯矩和剪力在梁柱间的可靠传递;带环筋试件滞回曲线呈饱满的弓形,而无环筋试件滞回环捏拢严重,呈耗能能力很差的Z形;各试件承载力退化趋势基本一致,且均出现明显刚度退化,具有相似的割线变化规律;节点域剪切变形对结构变形的影响几乎可以忽略不计;加大牛腿长度能显著提高节点初始刚度与极限荷载,小直径环筋在往复荷载作用下能够达到屈服,减少节点域环筋数量虽对初始刚度及耗能性能影响较小,但承载力却出现了一定幅度的降低。钢管混凝土组合柱 钢筋混凝土梁加强环筋节点抗震性能良好,能够实现“强节点弱构件”的抗震设计目的。     

钢管混凝土节点抗弯刚度非线性分析

目前,对钢管混凝土节点刚性的研究还处于定性分析阶段,尚无定量分析的相关成果。为此,利用有限元软件ANSYS,建立钢管混凝土外加强环式节点的三维非线性有限元模型。以环板宽度、环板厚度、柱径、柱壁厚度、梁高以及轴压比等为参数,采用单因素法和正交设计法,对影响节点抗弯刚度的因素进行分析,在此基础上提出节点抗弯刚度的计算公式,并对节点刚性进行分析,得到各有关因素对节点刚度的影响规律:1)随着环板宽度、钢管壁厚等增加,相对刚度-K呈线性增加;2)柱管直径与相对刚度-K为负指数关系;3)梁高变化对相对刚度-K没有影响;4)在轴压比超过0.5时,相对刚度-K有较大程度的下降。另外,对外加强环式节点,采用EC3提出的节点分类准则进行抗弯刚性分析,当按所提出的公式计算得到的节点刚度值大于8时,可以满足刚性要求。     

钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁外加强环节点抗震性能试验研究

针对实际工程设计中的钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁外加强环节点,对其进行抗震性能试验研究。以3个不同外加强环形式的平面中节点的低周反复荷载试验为基础,结合有限元分析,对节点的承载力、刚度、延性、耗能能力、变形性能以及外加强环的应变分布规律进行分析。研究结果表明：不同外加强环形式的试件在梁端往复荷载作用下的破坏过程和破坏模式基本一致,试件的整体滞回性能和承载力、刚度退化规律也很相近,外加强环应变分布规律基本相同,均具有良好的承载力、延性及耗能能力。基于研究结果,对采用外加强环的钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点的构造措施提出了建议。