住宅钢结构梁翼缘材料削弱型节点的有限元分析

提出一种利用低屈强比钢实现住宅钢结构节点梁翼缘削弱的新方法。采用非线性静动态有限元方法,分析和比较梁翼缘材料削弱前后节点的极限承载能力和滞回性能,研究梁翼缘削弱位置和削弱长度等对节点承载能力、塑性铰发生位置、节点抗震性能等的影响。分析表明:梁翼缘材料削弱会造成节点承载能力小幅度降低,并使节点局部应力重分布,实现塑性铰外移;梁翼缘削弱后,节点的滞回曲线更为饱满,节点耗能性能和延性性能增强;梁翼缘削弱位置和削弱长度的变化对节点承载能力和抗震性能都有一定影响,需要对削弱参数进行综合考虑。     

梁翼缘二次削弱型端板连接节点滞回性能研究

通过对梁柱外伸端板连接滞回性能的分析,根据梁翼缘一次狗骨式削弱型端板连接的特点将削弱截面扩大,提出采用两个狗骨式削弱形式的新型梁柱外伸端板连接节点形式。利用ABAQUS对该新型节点进行滞回性能分析,探讨二次削弱截面的削弱位置、削弱长度以及削弱深度对于节点滞回性能的影响,给出梁翼缘二次削弱型端板连接节点构造参数的取值方法。结果表明:梁翼缘二次削弱型端板连接节点较传统梁翼缘一次狗骨式削弱型端板连接节点具有良好的耗能性能,同时能够有效降低等效塑性应变,实现更好的抗震性能,该类型梁翼缘二次削弱型端板连接节点具有更好的工程应用前景。     

装配式梁翼缘侧板加强-狗骨式削弱节点滞回性能及变参研究

提出一种新型装配式梁翼缘侧板加强-狗骨式削弱节点,利用有限元软件ABAQUS对其进行静力和拟静力加载分析; 在此基础上对该新型节点进行系列参数分析,设计了端板厚度t_d、梯形侧板末端斜边在梁长度方向的尺寸l_t、削弱区削弱深度c共3个变参数系列试件,探究各参数对节点滞回性能的影响,并给出设计参考建议。结果表明:在静力加载过程中,节点在梁端削弱区产生大量塑性变形,形成塑性铰破坏,该种破坏形式属延性破坏; 在拟静力加载过程中,节点滞回曲线饱满,表现出良好的耗能能力; 端板厚度t_d对节点滞回性能影响较大,对塑性铰的形成位置起决定作用,建议端板厚度t_d的取值为t_f≤t_d≤1.5t_f(t_f为柱翼缘厚度); 梯形侧板末端倾斜角度l_t对节点的承载能力和耗能性能有较大影响,建议倾斜角度的正切值取值为0.27≤tan(θ)≤0.59(θ为侧板末端角度); 削弱区削弱深度c影响着节点的承载力和延性系数等多项指标,削弱深度的取值应该综合考虑承载力和耗能能力2种性能的影响,建议削弱深度的取值为0.18b_f≤c≤0.25b_f(b_f为梁翼缘宽度)。     

削弱梁翼缘连接轻钢框架的低周反复荷载试验

通过两跨两层削弱梁翼缘连接轻钢框架试件的低周反复加载试验,研究了结构在地震作用下的滞回性能、耗能机制、耗能能力、刚度退化和破坏形态。结果显示,削弱梁翼缘连接轻钢框架具有很好的抗震性能,梁上塑性铰首先出现在翼缘削弱截面处,节点域耗能能力强,本文结论可为多层削弱梁翼缘连接轻钢框架的抗震设计提供依据。     

圆弧扩大头和梁翼缘圆孔削弱型箱型中柱-H型钢梁节点循环加载试验研究

对1个隔板贯通式箱型中柱-H型钢梁常规节点和3个圆弧扩大头及梁翼缘圆孔削弱型节点进行了低周往复循环加载试验.试验结果表明,常规节点在梁翼缘对接焊缝处脆断,节点塑性转角约为0.016rad;圆弧扩大头及圆孔削弱型节点在梁翼缘圆孔削弱处断裂,裂纹起始于圆孔侧边,塑性转角较常规节点提高约19%,承载力较常规节点降低5.5%~9.4%,滞回曲线的包络面积(耗能性能)较常规节点约提高0.2%~9.0%.圆弧扩大头构造降低了梁翼缘对接焊缝的应力集中程度,避免了对接焊缝过早脆断;圆孔削弱构造促使梁削弱截面形成塑性铰.     

梁翼缘、腹板开孔方钢管混凝土柱-H型钢梁节点力学性能试验研究

为研究梁翼缘、腹板开孔构造对方钢管混凝土柱-H型钢梁节点破坏模式的影响,对6个方钢管混凝土柱-H型钢梁节点（1个常规节点和5个开孔节点）进行了低周循环加载试验。试验结果表明：按现行规范设计的方钢管混凝土柱-H型钢梁常规节点在梁翼缘对接焊缝处脆性断裂,节点的塑性转角不能满足临时指南FEMA的要求;合理的梁翼缘和腹板开孔构造,显著减缓了方钢管混凝土柱-H型钢梁节点梁翼缘对接焊缝的应力集中,梁削弱截面形成塑性铰,节点塑性转角达到0.03 rad,满足了临时指南FEMA的要求;其滞回性能稳定,承载力和常规节点相当;内隔板与柱壁板间焊缝质量较差的节点在试验中发生柱壁外鼓、柱壁间焊缝撕裂,节点延性和承载力明显下降。     

梁腹板开平行长孔型节点滞回性能分析

运用有限元软件ABAQUS对梁腹板采用两条平行长孔削弱的钢框架梁柱节点进行循环荷载作用下的受力性能分析,在根据已有的腹板圆孔削弱的梁柱节点试验对有限元建模方法进行验证后,开展了3个系列共15个节点模型的参数分析,对各模型的滞回曲线及等效塑性应变分布进行了对比分析。结果表明:节点的初始刚度对矩形孔距离梁翼缘的距离a、矩形孔宽度b和矩形孔高度h均不敏感,承载力和节点处的等效塑性应变分布受3个参数的影响较大;随着参数a增大,达到最大承载力后的承载力降低幅度逐渐减小,梁端焊缝处的塑性应变也明显降低;当b≥250 mm时,随着参数b的增大,节点的承载能力逐渐降低,塑性铰外移至开孔处梁截面;随着参数h的增大,节点的承载能力明显降低,当h≥50 mm时,节点能有效地实现塑性铰外移。建议参数取值a≥0.13hb、b=0.63hb、h=0.13hb,其中h_b为梁截面高度。     

安装管束腹板削弱型梁柱刚性连接节点抗震性能分析

介绍了一种安装管束腹板削弱新型梁柱刚性连接节点。利用有限元软件ANSYS 14.0对试验进行模拟,结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合良好;分析了管束腹板中心至梁翼缘表面的距离、管束腹板管径和管束腹板管壁厚度对节点抗震性能的影响。分析表明:各系列安装管束腹板削弱型节点试件与普通节点试件的滞回曲线均饱满无捏拢,具有较好的滞回性能。安装管束腹板削弱型试件的承载力和初始刚度均小于普通节点试件,但是安装管束腹板削弱型试件都能够迫使塑性铰远离梁柱连接焊缝处。管束腹板中心至柱翼缘的距离、管束腹板管径和管束腹板管壁厚度均影响新型节点试件的承载力、延性和耗能能力。     

H形梁翼缘双肋板加强式弱轴连接的抗震性能分析

提出了一种适用于工字形柱箱形节点域的H形梁翼缘双肋板加强式弱轴连接;应用ABAQUS有限元软件对标准节点、梁翼缘外侧双肋板加强式节点和梁翼缘内侧双肋板加强式节点共7个足尺计算模型进行了力学性能分析,研究了节点破坏模式、滞回特性、骨架曲线、耗能能力、塑性转动能力和延性等问题。结果表明:箱形节点域双肋板加强式弱轴连接能够有效地在梁端形成塑性铰,并且塑性铰远离节点核心区,从而实现强柱弱梁和强节点弱构件的抗震理念;梁翼缘内侧双肋板加强式节点可以达到与梁翼缘外侧双肋板加强式节点相同的抗震性能,并且改善了梁柱翼缘对接焊缝的应力;梁翼缘双肋板加强式节点的耗能能力和延性系数都有显著提高,塑性转动能力达到FEMA 267建议的0.03 rad,符合国际上对节点塑性转动能力的要求。     

H形梁翼缘非对称双肋板与扩翼板加强式弱轴连接的抗震性能分析

提出一种适用于H形柱的箱形节点域的H形梁翼缘非对称双肋板与扩翼板加强式的弱轴连接。应用ABAQUS软件,对标准节点、梁翼缘对称双肋板加强式节点、梁翼缘非对称双肋板与扩翼板加强式节点和梁翼缘扩翼板加强式节点共4个足尺的计算模型进行力学性能对比,分析研究了节点的破坏特点、滞回性能、骨架曲线、耗能特性、塑性转动能力和延性等问题。研究结果表明,H形梁翼缘非对称双肋板与扩翼板加强式的弱轴连接能够有效地在梁端形成"塑性铰",并且"塑性铰"远离节点核心区,从而实现"强柱弱梁"和"强节点弱构件"的抗震理念。梁翼缘非对称双肋板加强式节点可以达到与梁翼缘对称双肋板加强式节点相似的抗震性能,并且改善了梁柱翼缘对接焊缝的应力。梁翼缘非对称双肋板与扩翼板加强式节点的耗能能力和延性系数较扩翼板加强型节点显著提高,塑性转动能力能达到美国FEMA-267建议的0.03 rad,符合国际上对节点塑性转动能力的要求。     

狗骨式节点梁翼缘削弱深度的取值研究

狗骨式节点能有效地将塑性铰从节点区域外移到梁上,增加节点延性,地震时起到保险丝的作用。理论分析表明,狗骨式节点梁翼缘削弱深度对狗骨式节点强度、延性及承载力都有明显影响。削弱深度过小不能有效地使塑性铰外移,削弱深度过大对结构承载力将产生不利影响。因此当削弱深度取值在合理范围内,才能有效改善节点抗震性能,提高钢框架节点的抗震能力。     

翼缘削弱型节点空间钢框架在低周反复荷载

为研究翼缘削弱型节点空间钢框架在低周反复荷载作用下的抗震性能,采用有限元分析软件ABAQUS对普通节点和翼缘削弱型节点的空间钢框架模型进行有限元模拟,对2种钢框架模型的破坏形式、承载力、滞回性能、耗能能力、强度及刚度退化性能等进行了对比分析。结果表明:翼缘削弱型节点可使梁端塑性铰外移至梁端翼缘削弱处,避免梁端焊缝处应力集中导致脆性破坏;翼缘削弱型节点等效粘滞阻尼系数与普通节点空间钢框架相比有明显的提高,进入屈服阶段后由于应力重分布,其刚度及承载力退化速度较普通节点空间钢框架慢,翼缘削弱型节点钢框架具有梁铰延性破坏机制,抗震性能较好。     

带悬臂梁段拼接的梁柱连接有限元分析

在考虑几何、材料、状态三重非线性的基础上,对此类节点钢梁拼接节点承载力不同的两个试件进行精细的三维非线性有限元分析,得出此类节点在单向荷载作用下的P-Δ曲线和在循环荷载下的滞回曲线,并将此类节点的性能与无拼接节点的刚性梁柱连接的性能进行对比。结果表明,拼接节点承载力较低的此类节点有良好的延性、塑性转动能力和耗能能力。     

正交胶合木-混凝土螺栓连接力学性能试验研究及参数分析

为研究正交胶合木(CLT)-混凝土螺栓连接的力学性能,对12个顺纹连接试件和12个横纹连接试件进行了单调加载和低周往复加载试验,总结了连接典型的破坏模式,得到了连接的初始刚度、承载力及延性系数等力学性能;利用ABAQUS软件对连接进行非线性参数分析,研究螺栓直径、螺栓强度等级及CLT层板厚度等参数对连接力学性能的影响。结果表明：连接的破坏模式与厚径比(CLT厚度与螺栓直径之比)相关,当厚径比不大于6.56时,主要发生单塑性铰屈服、木材销槽承压及局部承压破坏;螺栓直径一定时,增加CLT层板厚度可有效提高连接承载力;当厚径比大于6.56时,主要发生螺栓双塑性铰屈服与剪断破坏;增加层板厚度对连接初始刚度、承载力和破坏模式无明显影响。针对螺栓屈服破坏模式,增大螺栓直径可提高连接的初始刚度与承载力;提高螺栓强度等级对初始刚度影响较小,但可提高连接承载力。     

局部可更换钢框架梁-柱节点受力性能研究

基于保险丝和塑性铰外移理念,将外伸端板连接、削弱型和拼接型连接的优点进行整合,提出一种局部可更换钢框架梁-柱连接节点.选取端板连接和拼接节点2个典型试验进行模拟,验证有限元建模过程的可靠性,然后对试件进行变参数分析,研究短梁翼缘削弱深度、削弱长度、短梁长度对节点承载力、耗能能力及延性的影响.结果表明:通过对H型短梁翼缘...     

钢框架梁-柱节点的塑性铰外移研究

基于对梁-柱刚性连接节点的震害的大量调查研究,总结了若干用于迫使塑性铰离开柱面的节点形式。介绍了一种新型整体式加腋节点,该节点通过增加梁端截面有效高度,提高加腋区内抗弯承载能力,改变加腋长度及坡度,使得塑性铰出现在腋区以外,节点构造简洁,节点焊接质量容易得到保证,节点整体的设计抗弯能力大,具有良好的塑性转动能力,为钢结构梁-柱的节点设计提供有益参考。     

盖板加强型狗骨式节点的性能分析

基于对"强节点弱构件"这一概念的深化,对现有梁柱延性节点形式实行改进,即局部加大梁端焊缝截面,而且在离梁端一定距离处又适当削弱梁翼缘尺寸(以下称盖板加强型狗骨式节点),使梁端塑性铰外移的同时,梁柱节点既有较强的承载能力,又具备较好延性。利用ANSYS软件对盖板加强型狗骨式节点、狗骨式节点、盖板加强式节点以及普通型四种形式节点进行循环荷载下的非线性有限元分析,分析结果表明:盖板加强型狗骨式节点由于将塑性铰外移,增强了结构的耗能能力及延性性能,而又使节点的承载能力和初始刚度明显高于狗骨式节点,相对于盖板加强式节点,梁端翼缘截面尽管加强,但由于在离梁端一定距离处又适当削弱梁翼缘尺寸,不需要加大柱截面,从而达到节约钢材的目的。     

Static behavior of planar intersecting CFST connection in diagrid structure

Intersecting connection plays an important role in the new diagrid structural system for high-rise buildings. To investigate the static behavior of the intersecting connection of concrete-filled steel tubular (CFST) columns, a typical reduced-scale planner connection specimen is tested under monotonic axial compression. The failure modes, force mechanism and bearing capacity of intersecting CFST connections are analyzed further in the follow-up numerical simulation, considering influences of intersecting angle, elliptical plate and ring plate. Test and simulation results prove that, intersecting connection can develop fully plastic deformation and provide sufficient bearing capacity. Parametric analysis indicates that bearing capacity of planar intersecting CFST connection mainly depends on intersecting angle and thickness of elliptical plate, while the ring plate affects that little. Capacity estimation method for planar intersecting CFST connection is proposed basing on the capacity of the critical section which is located near intersecting center for a distance of steel tube radius, and the design suggestions is provided in the end of this paper.     

盐雾环境下锈损钢框架梁柱节点抗震性能试验研究

为研究盐雾环境下锈损钢框架梁柱节点抗震性能的退化规律,对7个不同锈蚀龄期焊接梁柱节点试件开展三维形貌扫描和拟静力试验,研究了锈蚀损伤对框架梁柱节点滞回行为、破坏形态、承载性能、转动变形和耗能能力的影响.研究结果表明:锈蚀梁柱节点滞回环形状虽然较为饱满,但是其包络面积、加卸载刚度和循环圈数明显减小;锈蚀梁柱节点破坏模式均...