方钢管混凝土柱-H型钢梁螺栓连接组合节点参数分析

利用ABAQUS软件建立方钢管混凝土柱-H型钢梁螺栓连接组合节点的三维有限元数值分析模型,通过变化节点参数,共设计3组7个试件,对节点试件进行非线性有限元数值仿真模拟,研究此类节点在静力荷载作用下的荷载-位移曲线,分别考察正负弯矩作用下楼板组合作用对其受力性能的影响,确定影响其极限承载力、延性及初始转动刚度的主要因素及其影响规律。研究结果表明:组合节点的极限承载力、延性及初始转动刚度等,随着压型钢板-混凝土组合楼板板厚、配筋率的增大而逐渐增大,随着抗剪栓钉布置数量的减少而降低。     

法兰连接L形钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓节点抗震性能研究

为降低多高层钢结构的梁柱间的装配难度,提出了法兰连接L形钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓装配节点,包括梁与柱连接和柱与柱连接,梁与柱现场全螺栓连接,柱与柱现场法兰连接。为研究连接件形式及加劲肋对该种节点抗震性能的影响,以改变连接件形式、加劲构造为主要变化参数,设计了4个该类型节点,通过低周反复加载试验和有限元分析获得了节点的破坏模式、滞回曲线、耗能能力和性能指标。研究结果表明：4个节点的滞回曲线均呈梭形,具有良好的耗能能力;节点正负方向的塑性转角超过0.05 rad,满足抗震规范要求;L形连接件与T形连接件均有足够的刚度传递荷载,4个节点的破坏模式、耗能能力与滞回曲线形状较为接近;连接件与梁翼缘之间的滑移提高了节点的延性、耗能能力与转动能力。     

方钢管混凝土柱-钢梁T形件节点受力性能研究

传统的钢管混凝土柱-钢梁T形件节点易出现柱或者钢梁损伤严重的情况,不利于震后快速修复。以常规T形件和设置长槽孔T形件作为耗能构件,保证柱和梁损伤较小甚至不受损伤,实现耗能构件的可替换。对3个常规T形件节点和2个设置长槽孔T形件节点进行了数值模拟,分析了T形件翼缘厚度、T形件翼缘及腹板宽度、下T形件设置长槽孔、单边抗剪角钢等因素对节点滞回曲线、初始刚度、极限转角、延性系数、耗能能力的影响。研究结果表明:节点整体耗能较好,设置长槽孔T形件节点可显著提高节点延性,增加抗剪角钢的长槽孔T形件节点可显著提高节点耗能能力,该类节点滞回曲线呈饱满梭形,耗能表现为摩擦耗能和T形件塑性变形耗能共同作用;对于常规T形件节点,建议T形件翼缘厚度与腹板厚度的比值小于2.0。     

方钢管混凝土柱-H型钢梁节点研究

方钢管混凝土柱-H型钢梁节点的结构性能影响钢管混凝土结构在住宅建筑中的推广和应用。在总结方钢管混凝土柱-H型钢梁铰接、半刚接和刚接节点类型的基础上,对目前常用的内隔板节点和新提出的外肋环板节点进行了理论分析与试验研究。基于屈服线理论推导了内隔板节点强度的计算公式,提出了基于静力平衡理论的外肋环板节点的强度计算公式。结合工程实践对这两种节点进行了静力拉伸试验,分析了节点的破坏机制。借助于试件的应变测量,研究了节点的应变分布规律和应力传递机制,得到了荷载位移曲线、节点的屈服强度和极限强度。理论计算结果与试验值分析比较表明,填充混凝土的内隔板节点和外肋环板节点具有较好的刚度和延性。     

L形钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓装配节点抗震性能研究

为同时实现梁柱之间和柱柱之间装配,提出一种适用于多高层钢结构的异形钢管混凝土柱与H型钢梁的全螺栓连接节点.上柱、下柱、L形件与H型钢梁4个模块在工厂制作完成,在施工现场通过螺栓进行装配,可实现梁与柱、柱与柱之间的快速连接.通过改变盖板螺栓数量、加劲肋种类设计了4个节点,对其进行了拟静力试验与有限元分析,获得了节点的滞回...     

方钢管混凝土柱与钢梁全螺栓节点抗震性能试验研究

通过对6个钢管混凝土柱-钢梁全螺栓连接节点及1个栓焊节点的低周反复加载试验,研究了全螺栓连接节点的破坏模式、承载力以及延性性能。试验表明:当试件的弹塑性层间位移角达到规范限值的2.15~3.02倍时,全螺栓连接试件仅在连接板件远端处钢梁翼缘上出现较小的鼓曲变形,变形幅度远小于栓焊节点;全螺栓连接节点具有更大的塑性变形能力、更大的峰值荷载和更长的屈服平台,能够满足抗震规范位移限值要求。试验指出,全螺栓连接节点的各组件在地震作用下都能发挥耗能作用,耗能机制包括连接板和钢梁翼缘间的摩擦耗能、栓杆与孔壁挤压耗能、连接板下的钢梁翼缘塑性变形耗能以及连接板远端处钢梁塑性耗能等。全螺栓连接试件的滞回曲线包括相对平直段和上升段,分别对应连接板与钢梁翼缘的滑动摩擦阶段和螺栓孔与螺杆的接触挤压阶段。试件经过多级位移循环加载后,摩擦力衰减明显,约为屈服荷载的50%;每级位移加载后期,由于螺栓杆与孔壁产生接触作用,试件的承载力相比摩擦滑移阶段明显增大,并且随位移加载幅值的增大而增大,峰值荷载可达到屈服荷载的2~3倍。     

方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点抗震性能试验研究

为研究方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点的抗震性能,进行了5个节点拟静力试验研究,分析了端板厚度、螺栓直径、混凝土强度和轴压比等因素对承载力、弯矩-转角曲线、耗能能力、承载力衰退、刚度退化、延性以及破坏模式的影响。研究结果表明：方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点均属于半刚性节点,初始转动刚度随着端板厚度和螺栓直径增大而提高,但节点的极限转动能力随着端板厚度的增大而减小;当承载力由端板或钢梁控制时,其具有良好的转动和耗能能力;试件承载力退化系数在0.8～1.0之间,变化幅度不大,刚度退化相比荷载退化严重;设计中应避免高强螺栓发生脆性破坏。     

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。     

方钢管混凝土柱-H型钢梁栓接双T板连接节点受力性能分析

钢管混凝土柱与梁的节点构造和受力分析是设计组合结构的一个主要内容。利用ANSYS有限元软件,分析了连接方钢管混凝土柱与H型钢梁的一种新型节点的应力分布情况和内力传递机理,以及影响节点受力性能的主要因素。     

钢管混凝土柱螺栓连接钢梁节点的抗震性能分析

为了改进施工过程,同时确保房屋的抗震性能,提出了一种新型的连接类型,用于钢管混凝土柱和钢梁的连接处设计。该连接具有外伸端板的特性,出厂前与钢梁焊接在一起,然后在现场用高强钢将其与钢管混凝土柱螺栓连接。对这种螺栓连接端板节点的抗震性能进行试验研究,并通过对3个足尺节点模型进行试验,评估了混凝土楼板和削弱型梁截面对其的影响。试验结果表明:楼板对节点强度的作用显著,削弱型梁截面能有效地将屈曲区域转移到远离焊接点的位置。同时,螺栓连接端板节点的分析模型也采用OPENSEES1.7.3模拟了试验结果。     

方钢管混凝土柱-钢梁角钢连接节点抗震性能试验研究

为了研究地震作用下方钢管混凝土柱-钢梁角钢连接节点的受力性能,设计了3个梁柱节点试件并对其进行低周往复循环荷载试验,分析了角钢短肢长肢比和角钢厚度对试件的刚度、承载力、耗能能力、延性性能及节点域剪切变形的影响。试验结果表明:角钢连接的塑性铰出现在角钢与柱壁相接触部位,往复荷载下最终破坏形态为角钢与柱壁焊接部位出现角钢撕裂现象,通过增加角钢短肢长肢比和增加角钢厚度可以将塑性铰外移,使角钢与柱壁相接触部位的撕裂程度减轻,从而有效保护节点核心区。增加角钢的厚度对节点的初始刚度及承载力影响明显,随着角钢厚度的增加,节点的初始刚度和承载力随之增加;增加角钢短肢长肢比能够提高节点的耗能能力和刚度。该节点具有较高的承载力、刚度及较大的变形能力,符合抗震设计理念。     

自复位方钢管混凝土柱-H形钢梁节点的滞回性能

碟簧垫片具有良好的变形和弹性复位能力,通过预压碟簧垫片可实现结构或构件的震后复位.通过将碟簧垫片引入至方钢管混凝土柱-H形钢梁连接节点,实现了此类节点的自复位功能.采用通用有限元程序ANSYS建立了节点的精细化有限元模型,并对带有碟簧的方钢管混凝土柱-H形钢梁连接节点进行了参数分析,重点考虑了碟簧初始预应力、碟簧数量、...     

全螺栓连接隔板贯通的方钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验

对4个足尺试件进行低周反复荷载试验,研究全螺栓连接隔板贯通的方钢管混凝土柱与钢梁连接节点的抗震性能。试验考虑了钢梁偏心、钢梁截面尺寸及隔板焊接的影响,对试件的极限承载力、破坏形式、延性及耗能能力进行测试和分析。结果表明:钢梁偏心试件的破坏形式均为隔板螺栓群中角部螺栓孔受拉开裂,无偏心试件的破坏形式均为隔板受拉断裂;焊接隔板对节点承载力没有影响,当钢梁截面高度从600mm增至700mm时,承载力提高约50%;该类节点的滞回曲线较为饱满,钢梁截面较大的试件延性较好,钢梁偏心可导致节点延性下降,其延性系数为轴心构件的85%;焊接隔板对节点的延性影响较小,但其能量耗散系数比整体隔板试件降低约16%~37%,表明焊接缺陷可影响节点的耗能能力。     

方钢管柱-H形钢梁槽钢节点受力性能研究

为研究方钢管柱-H形钢梁槽钢节点的静力性能,对5个节点试件进行了单调加载静力试验。试件为边柱节点,试件参数为槽钢类型、槽钢尺寸以及管内加劲肋。详细考察试验全过程和试件破坏形态,分析节点的转动刚度、承载能力、应力-应变关系等。采用有限元软件ABAQUS对节点进行有限元分析,将有限元得到的M-θ曲线与试验结果进行对比。研究结果表明:试件破坏时,破坏主要发生在槽钢上,主要表现为螺栓孔撕裂、槽钢受拉侧腹板鼓曲、受压侧翼缘屈曲;槽钢翼缘与钢管柱壁刚度比较小时,槽钢翼缘会出现明显鼓曲;槽钢翼缘与钢管柱壁刚度比较大时,钢管壁受压区会出现较明显局部屈曲,槽钢腹板越厚,节点承载力越高;槽钢节点有较好的变形能力与抗弯承载能力,为半刚性节点。     

钢管混凝土L形柱-H型钢梁Z字形拼接节点受力性能分析

对一种钢管混凝土L形柱-H型钢梁Z字形拼接节点进行了有限元参数分析。通过改变7种参数,建立22个模型,分析各节点的受力性能。分析表明:工程中可以省去腹板处拼接板的连接、采用削弱型上下部翼缘加劲肋替代矩形上、下部翼缘加劲肋;增加翼缘高强螺栓数量,能够提高节点的承载能力和总耗能,但是延性性能有所降低;增加翼缘高强螺栓预拉力,能够提高节点的滑移荷载和总耗能,延缓节点的滑移;增加上、下部翼缘加劲肋厚度,能够提高节点的正向峰值荷载和总耗能;增加上、下部翼缘加劲肋高度,能够提高节点的滑移荷载和总耗能;上部翼缘加劲肋能够显著提高节点的受力性能。各节点具有良好的延性和塑性转动能力。     

方钢管混凝土柱-削弱钢梁端栓焊连接节点受力性能

采用三维实体单元,对“带内隔板的方钢管混凝土柱削弱梁端钢梁栓焊连接框架节点”建立了考虑几何非线性、材料非线性和接触非线性的有限元理论分析模型,将有限元模型与试验模型进行对比分析,规律方面吻合较好,进而对“框架节点”在单调和低周反复荷载作用下的受力性能进行了数值分析,深入研究了其荷载位移曲线、节点区梁端的应力分布规律、耗能能力及破坏特征。研究表明：各种梁端削弱节点P Δ曲线的初始刚度和梁端无削弱节点的初始刚度基本相同;梁端削弱节点的承载力比梁端无削弱节点的承载力有所降低,但降低幅度不大;梁端削弱节点均能够将塑性铰外移致梁端削弱区域;各种削弱形式的梁端削弱节点均表现出良好的延性及耗能能力,具有较好的抗震性能。     

T形件单向螺栓连接方钢管柱-H形钢梁抗弯节点性能研究

在对方钢管柱-H形钢梁顶底T形钢单向螺栓连接节点进行了单调静力加载试验基础上,利用ABAQUS软件进行有限元分析,通过对比验证了有限元模拟结果的准确性.基于试验节点(BASE节点)模型,通过改进节点构造,建立5个系列的节点有限元模型,以模拟分析不同构造下的节点性能.研究结果表明,增加柱壁厚度能够明显提高节点的初始转动刚...     

新型矩形钢管混凝土柱-H钢梁节点性能研究

对某钢结构住宅项目中应用的A型方钢管混凝土柱-H型钢梁节点展开研究,对其微改进后得B型节点。考虑不同轴压比,Abaqus建模分析两者在低周往复荷载作用下节点的滞回性能、刚度强度特征、应力分布及破坏形态,考察了不同截面的钢梁与钢柱组合对节点性能的影响,分析表明两类节点滞回曲线饱满,耗能性能良好,强度刚度特征相仿,应力分布及破坏形态符合抗震设计中强节点、弱构件的概念要求,都能应用于实际工程,但B型节点在加工制造、材料节约和建筑适用性上更好。     

大直径钢管混凝土柱-H形钢梁节点设计研究

在传统内环板节点的基础上,提出一种适用于大直径钢管混凝土柱的梁柱节点。为了避免内环板宽度过大造成混凝土浇筑困难、用钢量较大的问题,在内环板焊接拉结钢筋,既可以减小钢材用量又便于在钢管柱内设置钢筋笼。为避免与钢梁翼缘焊接处的钢管表面发生层状撕裂,局部加大梁端翼缘宽度,并通过分析合理确定梁端扩翼宽度与扩翼角度。采用非线性有限元软件,对节点构造与应力分布、变形性能的关系进行分析。通过对比分析得到梁端的刚域长度,并对刚域长度与框架梁抗弯刚度的关系进行研究。为了验证该类节点设计的合理性,进行钢管混凝土柱-H形钢梁缩尺模型试验。有限元分析与缩尺模型试验结果表明,节点拉结钢筋可以提高内环板传力的有效性,有效减小节点区柱壁应力,当梁端扩翼宽度为1.5倍梁翼缘宽度、扩翼角度为1∶6时,节点区柱壁应力明显低于H形钢梁的应力,满足“强节点弱构件”的抗震设计理念。节点刚度对钢管混凝土柱-H形钢梁框架结构的侧向刚度影响显著,当梁端刚域长度约为钢柱直径的0.4倍时,框架梁的抗弯刚度可增加40%以上。节点抗震性能良好,可以实现“强节点弱构件”的抗震设计理念。