木结构钢板螺栓连接节点承载力计算分析及试验研究

为便于木结构工程设计,提出了钢板螺栓连接承载力计算式,并提出了受弯螺栓连接节点承载力上限和下限的计算方法。设计制作了钢填板螺栓连接节点试件,并进行了复合受力节点承载力试验研究。试验结果表明,各受力工况下试验节点的承载力平均值均介于所计算的承载力上、下限之间,且基本等于所计算的承载力上、下限的平均值。从而验证了所提出的钢板螺栓连接承载力计算式和连接节点承载力计算方法的正确性和适用性,为设计提供了可靠依据。     

X形插板连接型钢结构梁柱节点受力性能

为提高采用梁柱栓焊连接节点的变电站的安装施工效率,考虑变电站钢结构受力性能特点,提出在方钢管柱4个角部的45°方向焊接柱端钢板,钢梁端部焊接梁端钢板,然后通过高强螺栓连接梁端钢板和柱端钢板形成一种新型X形插板连接型钢结构梁柱装配式节点。设计了4个具有不同梁端钢板厚度和螺栓直径的节点模型并进行了受力性能试验。采用ABAQUS软件建立了节点模型并验证了模型的准确性,基于校核后的节点有限元模型分析了柱端钢板厚度和螺栓数量对节点受力性能的影响。结果表明:节点破坏主要发生在钢梁与梁端钢板焊缝连接处; 增加梁端钢板厚度和螺栓直径能显著提高节点的转动刚度和承载力,但仍为半刚性连接节点; 增加柱端钢板厚度和增加螺栓数量可以减小柱端钢板的损伤,但对梁端钢板损伤几乎不产生影响,同时增加螺栓数量的设计方式还可以提高节点的承载力。     

木结构螺栓连接横纹受力性能试验研究

木结构螺栓连接横纹受力在现代木结构应用中难以避免,其横纹劈裂承载力计算目前尚缺乏相关规范作指导。设计制作了185根锯材木梁和54根胶合木梁螺栓连接横纹受力试件,进行了横纹劈裂承载力试验研究。结果表明：劈裂承载力与梁截面宽度成正比,与连接节点相对加载高度呈非线性关系,而与螺栓直径无关,螺栓布置方式对劈裂承载力无明显影响;简支梁试件劈裂承载力与连接节点沿跨径所在位置无关,但对于外伸端螺栓连接的外伸梁试件,其横纹劈裂承载力相对于简支梁试件出现了无明显规律的降低现象;当梁的有效跨高比l/he≥5时,梁的跨径对其劈裂承载力没有影响。对比国外相关木结构规范和计算模型,提出了计算木结构螺栓连接横纹劈裂承载力的修正模型,其预测值与锯材试件试验结果之比的平均值为0.92,与胶合木试件试验结果之比的平均值为0.94,验证了所修正模型的精确度和适用性。     

钢板加固螺栓球节点力学性能试验研究

针对螺栓球节点高强螺栓漏拧、少拧的情况,实际工程中常采用焊接钢板加固螺栓球节点来保障螺栓球节点承载力。为探究钢板加固螺栓球节点的破坏形式及极限承载力规律,对三组高强螺栓拧入深度0.5d(d为螺栓直径)螺栓球节点采用钢板加固并进行受拉承载力试验。试验结果表明,钢板加固螺栓球节点虽能提高节点的承载力,但试件高强螺栓和钢板变形很难协调,共同受力不理想,易发生局部破坏。故对原有加固方法进行改进,并进行加固后螺栓球节点拉伸破坏试验。结果表明,改进后的钢板加固螺栓球节点力学性能得到很好的提升,可为螺栓节点加固提供保障。     

H型钢梁与矩形钢管柱外伸式端板单向螺栓连接节点承载力试验与理论研究

介绍了H型钢梁与矩形钢管柱连接节点的节点类型和单向螺栓产品及其受力性能的研究现状。通过对3种不同形式的外伸式端板单向螺栓连接节点的单调静力加载试验,得到了各试件的破坏模式和弯矩 转角曲线,研究了螺栓承载力、端板厚度、柱壁厚度对节点破坏模式的影响。〖JP2〗基于试验现象提出了用于理论计算的螺栓力分布模式。运用EN 1993-1-8的等效T形连接件法计算了由端板材料强度控制的节点受弯承载力。利用屈服线理论,基于试验现象提出了钢管柱壁的屈服线模式,通过虚功原理求解出由柱壁材料强度控制的节点受弯承载力。研究表明,螺栓、端板、柱壁间的相对强弱关系直接影响节点的破坏模式,相对较弱的部件会先于节点中其余部件发生破坏。理论计算值与试验结果相比偏保守。最后提出了H型钢梁与矩形钢管柱连接节点的设计准则。     

箱形截面柱剪力键式全螺栓连接受力性能研究

为了解决传统箱形截面柱法兰连接节点对结构空间占用的问题，提出了一种箱形截面柱剪力键式全螺栓连接节点，并对2个全螺栓连接箱形截面柱和1个整体式箱形截面柱进行拟静力试验研究。观察了全螺栓连接箱形截面柱的破坏现象，分析了全螺栓连接箱形柱的滞回性能、承载力、刚度退化、延性以及耗能能力等受力特性。结果表明：整体式箱形截面柱和剪力键式全螺栓连接箱形截面柱均发生塑性铰破坏；滞回曲线饱满，具有良好耗能能力；剪力键和水平单向螺栓的设置可使全螺栓连接箱形截面柱承载力提高24.64%,竖向高强螺栓拉力降低29.44%;节点处钢连接件的设置约束了箱形截面柱的屈曲变形，与整体式箱形截面柱相比，全螺栓连接箱形截面柱的位移延性系数提高了26.47%;钢连接件间无滑移，剪力键式全螺栓连接节点连接可靠。通过剪力键式全螺栓连接节点与刚接节点有限元分析结果对比，表明在工程应用中箱形截面柱剪力键式全螺栓连接节点可等效刚接。采用GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》对箱形截面柱剪力键式全螺栓连接节点进行承载力验算，计算结果与试验结果吻合。     

超大承载力端板连接节点有限元分析和设计方法

超大承载力端板连接节点能够提供比普通构造的端板连接节点和大承载力端板连接节点更大的抗弯承载力,可以应用于大跨或重载钢结构中。由于超大承载力端板连接节点的螺栓拉力分布不均匀、端板受力状态复杂,现有的端板连接节点设计方法不能直接应用。此文建立超大承载力端板连接节点的有限元模型,通过已有试验验证模型的可靠性|利用有限元模型分析单调荷载下超大承载力端板连接节点的受力性能,提出弯矩作用下受拉区端板的屈服线模型和受拉区螺栓承担拉力的分布模型。在所提模型的基础上基于我国规范提出超大承载力端板连接节点的抗弯承载力设计方法。比较所提设计方法得到的节点抗弯承载力设计值与有限元得到的屈服承载力,在我国规范规定的高强度螺栓受拉极限状态条件下所提方法得到的设计结果偏于安全。     

主次梁高强螺栓连接节点承载力研究

在主次梁连接螺栓设计计算时,附加弯矩的力臂通常取次梁上螺栓群的形心到主梁腹板中心线的水平距离,这种附加弯矩的计算方法与实际受力状态不符。对实际钢结构工程中有代表性的主次梁高强螺栓连接节点进行承载力试验研究,探讨主次梁连接螺栓节点的屈服荷载、极限承载力和极限变形能力。同时,采用有限元软件对多种类型的主次梁高强螺栓连接形式的模型进行考虑接触单元的非线性分析,将试验结果、有限元计算结果与常规分析方法计算结果进行对比,提出主次梁连接螺栓承载力设计计算时更为合理的偏心距取值方法,计算结果与试验和有限元分析结果吻合良好。     

加固用钢结构栓焊并用连接承载性能有限元分析

目的:对栓焊并用连接节点的受力性能进行有限元模拟,分析栓焊并用连接的承载性能。方法:对栓焊并用连接节点的受力性能进行有限元模拟,有限元模拟结果与试验数据进行对比分析,吻合较为良好。基于有限元计算结果进一步分析了栓焊并用连接节点的破坏模式和承载力,分析了螺栓和焊缝各自对承载力的贡献程度。结果:当栓焊并用节点中螺栓或焊缝其中一种连接形式的承载力明显高于另一种时,强度较低的连接形式首先发生破坏,承载能力基本充分发挥;强度较高的连接形式的承载能力不能得到充分的发挥。栓焊强度比是影响栓焊并用连接承载性能的重要指标,在节点设计中应考虑栓焊强度比的影响。结论:栓焊并用连接节点兼具高强度螺栓连接和焊接连接的优点,在钢结构节点加固改造工程中有很大的应用空间。     

木材-钢填板螺栓连接节点结构性能试验研究

文章主要对木材—钢填板螺栓连接节点顺纹受拉时的承载力进行研究,针对5组不同螺栓连接类型的连接节点的承载力性能进行试验研究,并分析其破坏模式和破坏机理。螺栓连接节点的延性随着螺栓数量的增加逐渐降低。采用欧洲、加拿大、美国规范的有效螺栓节点数计算公式对螺栓节点进行理论计算,并对比各自的准确性。欧洲规范得到的理论值与试验值吻合度较好。     

钢梁-混凝土墙铰结连接节点嵌固弯矩的分析与计算

近年来,外钢框架-混凝土核心筒混合结构在我国高层建筑中逐渐增多。钢梁-混凝土墙铰结连接节点是这种混合结构中常用的一种节点形式,在其预埋件的设计计算中,需要考虑节点连接处嵌固弯矩的影响。本文针对现有嵌固弯矩近似计算方法需求解超越方程的问题,首先基于螺栓连接的剪力-变形本构关系,给出了嵌固弯矩的理论计算方法,随后基于螺栓群连接的近似受力分布,提出了近似弹塑性计算方法,并根据塑性极限分析理论提出了近似极限计算方法。两种方法可直接计算嵌固弯矩,无需求解超越方程,其中近似极限计算方法更为简单。通过与收集到的20个试验结果的对比分析,讨论了理论方法和本文提出的近似方法准确性。结果表明,本文提出的近似弹塑性计算方法比试验值偏大约2%,近似极限计算方法比试验值偏大约20%,偏于保守较多。     

焊接及螺栓连接钢框架的循环加载试验研究

为了探讨、比较焊接和螺栓连接钢框架的极限承载能力、滞回性能及动力特性,本文进行了6榀1∶2比例的单跨双层钢框架循环加载试验和动力特性测试,其中焊接、端板螺栓连接、角钢螺栓连接钢框架各两榀。试验过程中每层框架都铺设了混凝土楼板和配重,水平循环荷载按三角形分布施加。循环加载试验表明:当焊接连接框架的焊缝质量较高时,钢框架具有良好的承载能力和滞回性能,其最终破坏模式是构件形成塑性铰而发生强度破坏,属于典型的延性破坏,框架侧向层间塑性变形可以达到层高的1/25,塑性变形主要来自梁柱连接节点域的剪切变形和柱、梁的弯曲变形;端板螺栓连接框架的承载能力和滞回性能也较好,耗能能力略低于焊接框架,框架侧向层间塑性变形可以达到层高的1/30,但端板焊缝容易发生断裂;角钢螺栓连接框架的承载能力和耗能能力相对较低,塑性变形主要发生在连接角钢和柱脚部位,且翼缘连接角钢容易发生低周疲劳破坏。动力特性测试结果表明:随着节点转动刚度的减小,框架自振     

Analysis of bolted moment connections in cold-formed steel beam-column sub-frames

An extensive experimental investigation on bolted moment connections between cold-formed steel sections was carried out, and a total of 16 internal and external beam-column sub-frames with various connection configurations were tested under lateral loads. It is found that for those six beam-column sub-frames with large bolt pitches and thick gusset plates in the connections, flexural failure of connected sections is always critical. The moment resistances of the connections attain at least 85% of the moment capacities of the connected sections.This paper presents a theoretical investigation for predicting the structural behaviour of bolted moment connections between cold-formed steel sections. An analysis and design method for internal force distribution of the connections is presented, and hence a set of design rules for section failure of connected sections under combined bending and shear is proposed. Moreover, a non-linear finite element model of the beam-column sub-frames incorporating the effect of semi-rigid joints is also presented. On the basis of the measured moment joint rotation curves of the bolted moment connections, the overall lateral load-deflection curves of the sub-frames are predicted, and they are found to follow closely the curves obtained from tests. Furthermore, a semi-empirical formula for flexibility prediction of the bolted moment connections is also proposed after careful calibration against test data.It is demonstrated that the proposed rules are highly effective for predicting the structural performance of cold-formed steel frames with bolted moment connections. Hence, structural engineers are encouraged to design and build cold-formed steel structures with bolted moment connections to achieve practical and efficient construction.     

输电塔单变双角钢过渡节点试验研究与计算方法

选取3个单变双角钢过渡节点作为研究对象,制作8个过渡节点模型,将其中6个足尺试验模型分别在受拉和受压工况下进行弹性加载试验,2个缩尺试验模型分别在受拉和受压工况下进行破坏加载试验,结合有限元模拟,分析单变双角钢过渡节点的力学特性和受力情况。数值模拟了弹性和破坏加载工况下单变双角钢过渡节点关键部位的应变变化和应力分布,并与加载试验进行对比。考虑上、下靴板之间的偏心距对单变双角钢过渡节点水平板上水平应力不均匀分布的影响,基于有限元模拟和加载试验,对现有的不同单变双角钢过渡节点水平板厚度计算方法进行比较与评估,通过与水平板设计厚度进行对比,分析不同计算方法的优化效果和安全裕度。结果表明:上、下靴板与水平板连接焊缝的偏心距是影响水平板受力的主要因素,水平板上对应上、下靴板的十字交汇处水平应力最大,并向四周扩散且逐渐减小; 有限元模拟结果与试验结果吻合良好,研究结果可为单双角钢过渡节点的结构设计提供指导。     

天津滨海Z2号线盾构隧道接头螺栓比选及抗弯刚度研究

针对不同形式螺栓接头,充分考虑复杂接缝间的不连续性及接头预紧力,以天津滨海Z2号线盾构隧道管片纵缝为研究对象,分析比较了直螺栓、斜螺栓和弯螺栓三种接头在不同弯矩和轴力条件下对管片接缝力学性能的影响。根据分析结果给出了三种螺栓接头的适用性,以及三种螺栓接头在不同埋深、弯矩作用下的抗弯刚度建议值。研究结果表明:螺栓形式对螺栓最大受力位置影响很小;螺栓拉应力和接缝张开量随轴力的增大而减小,但接头抗弯刚度均随之增大;螺栓拉应力、接缝错台量和张开量随弯矩的提升而增大,但接头抗弯刚度随之减小。     

高性能耐火钢高强度螺栓接头高温受剪性能试验研究

为促进高性能耐火钢材设计理论发展与工程应用,对采用不同型号高强度螺栓的10个高强度螺栓连接接头进行了不同温度条件下的受剪试验,其中包含4个采用普通高强度螺栓的连接接头以及6个采用BFRW10耐火高强度螺栓的连接接头,连接板均采用WGJ高性能耐火钢。试验研究了常温下螺栓接头的摩擦面抗滑移系数、不同温度下螺栓接头的荷载 位移关系、荷载折减系数及其破坏形式。研究结果表明：随着温度的升高,螺栓接头的破坏形式由孔壁承压破坏转向螺杆剪切破坏;在不同温度条件下,采用耐火高强度螺栓可显著提高螺栓连接接头的高温极限荷载。根据极限荷载试验结果,与欧洲规范EC3中螺栓接头高温设计方法及采用折减材料强度计算方法的计算结果进行了对比,表明现有规范方法应用于此类耐火高强度螺栓接头的设计偏于保守,同时给出了建立该类螺栓接头整体高温折减系数的设计建议。     

均匀受压钢板件的变形能力和承载能力

钢结构塑性设计要求截面组成权件有足够的局部变形能力，以防由机件的局部层曲而降低构件的承载能力，从而满足截面发展塑性或塑性较的需要．本文利用非线性有限元方法，考虑初始几何缺陷和残余应力的影响，对钢结构中常见的四边交承权件和三边支承权件在均匀受压情况下的屈曲性能进行了分析研究，重点分析了权公宽厚比和板件变形能力、板件承载能力的关系．和有关试验结果进行的对比表明：本文提出的公式，略低于试验曲线，可用来确定不同延性要求的权件宽厚地限值．     

装配式波纹钢结构连接部位轴压力学性能试验研究

为探索装配式波纹钢结构连接节点的轴压力学行为,以无节点构件作为对照组,以预紧力矩和螺栓间距作为参数变量,开展波纹板轴压试验,研究波纹钢构件螺栓节点受力性能及其对极限承载力的影响,分析构件破坏形态和承载力变化。建立有限元模型,将模拟的构件破坏形态和荷载-位移曲线与试验数据进行对比验证,总结了不同螺栓排数下的构件破坏形态,得到了波纹钢螺栓连接部位荷载-位移特征曲线。结果表明:栓接波纹钢构件破坏形式分为波纹板变形破坏和螺栓孔变形破坏两种; 4排螺栓连接的波纹钢构件与无节点波纹钢构件破坏形态均为波纹板屈曲破坏; 随着预紧力矩的增加,构件滑移荷载和构件承载力峰值不断提高,当超过标准力矩20%时,滑移平台消失; 构件发生螺栓孔变形破坏时,荷载-位移曲线在峰值位置处延性较优; 研究成果可为装配式波纹钢结构连接部位设计优化提供参考。     

螺栓连接或粘结成型的CFRP/GFRP复合板钢拼接板双塔式螺栓节点结构性能

给出了螺栓连接或粘结成型的CFRP/GFRP复合板钢拼接板双塔式螺栓节点结构性能相关的试验和数值分析结果。试验共采用了45个双塔式混合连接拉伸试样和6个中跨截面带与不带对接接头的大尺寸抗弯梁试样。对螺栓连接和混合连接(粘结和螺栓连接)两种双塔式螺栓节点进行了研究。结果显示不锈钢、粘合剂和V型缺口拼接板共同组成的双塔式螺栓节点是CFRP/GFRP复合板的有效连接方法。V型缺口拼接板的粗糙表面和粘合剂有助于提高节点刚度。采用数值分析方法获得混合连接的荷载-位移曲线,其结果与试验结果相一致。提出了实际节点设计中的设计新理念。     

复式钢管混凝土装配式连接节点抗震性能试验研究

为研究复式钢管混凝土装配式连接节点的抗震性能,设计了5个复式钢管混凝土单边螺栓节点试件及1个穿心螺栓对比节点试件,进行了柱端固定轴压下水平往复加载试验,分析了T型件加肋、T型件翼缘厚度、梁柱线刚度比等对节点破坏形态、荷载-位移曲线、承载力、延性、耗能、刚度退化等抗震性能的影响。结果表明:复式钢管混凝土单边螺栓T型件连接节点滞回曲线饱满,变形耗能能力较强; 相比T型件未加肋试件,加单肋的节点极限承载力提高39%,加双肋节点极限承载力提高44%; T型件翼缘厚度20 mm的节点比14 mm的极限承载力提高13%,且极限位移也相应提高; 当梁柱线刚度比增大时,节点试件极限承载力和耗能能力均明显提高; 单边螺栓可发挥复式钢管混凝土柱内层钢管单边锁紧优势,内钢管应变值较大但节点域无明显变形,节点传力可靠且结构整体性较好; 对比穿心螺栓节点,单边螺栓节点初始刚度略小,极限承载力略有提高,二者等效黏滞阻尼系数基本相当,而节点变形能力及延性显著提高,说明单边螺栓装配式连接能较好地保证节点的稳定性和抗震性。