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.     

狗骨式型钢高强混凝土边节点抗震性能试验研究

为了研究狗骨式型钢高强混凝土(HSRC)框架边节点的抗震性能,对9个边节点试件进行低周反复荷载试验。试验结果表明:设计合理的狗骨式型钢高强混凝土框架边节点具有良好的位移延性和滞回特性;轴压比小的试件,其节点的滞回曲线较丰满,骨架曲线较平缓,延性与耗能能力相对较好;在轴压比相等或相近的情况下,对梁型钢采用狗骨式削弱的试件较普通试件具有更好的延性性能和耗能能力,位移延性系数提高幅度为10%～25%;对节点附近梁端型钢翼缘采取狗骨式削弱,能够将框架梁的塑性铰从梁端根部转移到削弱部位,从而有效地提高节点的抗震性能,达到延性设计的目的。     

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。     

方钢管混凝土柱-翼缘削弱型钢梁内隔板节点力学性能研究

翼缘削弱型节点可将塑性铰外移到梁端,从而有效地保护节点,避免发生脆性连接破坏。基于ABAUQS软件,参照目前钢框架节点的削弱参数取值,对方钢管混凝土柱-翼缘削弱型钢梁内隔板节点力学性能的影响进行了数值模拟,结果表明:合理选择相应的翼缘削弱参数,可在承载力降低不明显的情况下实现此类节点塑性铰外移,且位移延性有所提高。基于前述模型,对此类节点的翼缘削弱参数对其承载力和位移延性的影响进行了参数分析,最终建议了此类节点削弱深度的合理取值范围。     

梁柱刚性连接狗骨式节点设计方法研究

狗骨式节点能通过将塑性铰外移有效解决梁端脆性断裂破坏的问题从而保护梁柱节点区.从控制方程、设计准则、参数取值及构件验算等方面系统梳理了中美规范对于狗骨式节点的设计规定.基于假定的临界设计状态对上述规范之间的差异进行了详细的对比分析.研究结果表明:按照美国钢结构规范设计的狗骨式节点,塑性铰会优先或仅出现在削弱中心截面处,可实现塑性铰外移并保护梁柱节点区;而中国规范中的"强节点"公式中,计算节点区的承载力时使用了材料的极限强度,使得满足规范要求的截面削弱系数较小,难以保证节点区的塑性铰外移,且是否考虑钢梁腹板的抗弯作用对节点设计的影响有限.推导了弯矩梯度折减系数及框架梁抗侧刚度折减系数的计算公式,进一步明确了狗骨式节点在多遇地震设计组合下的强度复核原则和弹性分析时框架梁抗侧刚度的取值原则.最后给出了针对狗骨式节点的设计建议.     

方钢管混凝土柱-焊接腹板削弱钢梁节点选型及设计

根据钢框架强柱弱梁、强节点弱构件的抗震设计原则,常采用削弱梁将梁端塑性铰外移至削弱区域。本文采用三维非线性有限元分析腹板开孔的削弱梁形式,并和传统的狗骨式节点（RBs）受力性能进行对比,通过各种节点的承载力与应力分布情况比较提出两种有效的梁腹板削弱构造形式（腹板开圆孔和长圆孔）,并且参照国家规范给出了此类节点的设计建议方法。     

装配整体式型钢混凝土框架节点抗震性能研究

本文通过对2组、每组2个足尺节点试件的低周反复荷载试验和分析,研究了装配整体式型钢混凝土框架节点的抗震性能,其中第一组试件为按“弱节点”设计的中节点,第二组试件为按“强节点”设计的边节点,且对第二组的1个试件的节点核心区附近梁端工字钢的上、下翼缘采取狗骨形削弱的构造措施。试验结果表明:4个节点试件的位移延性系数为5.1~7.27,均符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,4个试件的等效粘滞阻尼系数为0.19~0.34,耗能能力强。理论分析表明:在相同轴压比的条件下,两组试件均有较好的延性,且第二组试件的耗能能力明显高于第一组试件;对节点附近梁端工字钢翼缘采取狗骨形削弱,能够将框架梁的塑性铰从梁端根部转移到削弱部位,从而有效地提高节点的抗震性能。     

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型短梁翼缘削弱,实现了塑性铰外移的目的,使地震作用下的塑性变形主要集中于短梁上,其他构件保持弹性,具有良好的震后恢复能力; 参数对节点力学性能的影响程度由大到小依次为削弱深度、削弱长度、短梁长度,随着翼缘削弱深度的增大,节点的承载力有明显降低,而耗能能力和延性有所提高; 同时随着翼缘削弱长度的增大,节点的最大承载力有所减小,而延性系数有所增大; 短梁长度对节点力学性能的影响基本可忽略不计。     

钢框架梁端弧形削弱型抗震节点承载力分析

抗震节点的设计是钢结构设计重要的组成部分,随着抗震节点的不断研究,许多新型抗震节点在实际工程中得到应用。弧形削弱节点可有效避免应力集中,使梁柱塑性铰外移,因而在震区得到广泛应用。文章介绍了各种新型抗震节点类型和设计原理,研究了弧形削弱节点削弱截面承载力,并通过实例分析验证了截面承载力弯矩值与削弱深度的关系,可为抗震节点研究和工程设计人员提供参考。     

弱轴连接的梁柱狗骨式节点性能研究

在钢框架中梁柱弱轴连接同强轴连接一样普遍,其理论分析和设计更为困难,研究其节点的性能具有重要的理论意义和重大的工程应用价值.狗骨式节点是针对传统刚性节点延性不容易保证、容易发生脆性断裂的缺陷提出的一种新型节点.考虑几何、材料和接触3种非线性的ANYSYS有限元软件,对弱轴连接的梁柱狗骨式节点在单向和循环荷载作用下的受力特点及抗震性能进行研究.结果表明:通过对靠近节点处梁翼缘的适当削弱,可以使得在结构刚度和强度降低较小的情况下,节点的延性显著增加;使地震作用下塑性铰偏离脆弱的节点焊缝,出现在具有较大延性的梁端,以充分发挥钢材的塑性性能.     

袋式除尘器角节点梁翼缘削弱的有限元分析

采用非线性静动态有限元方法,分析和比较了梁翼缘削弱前后袋式除尘器角节点的极限承载力和滞回性能,研究了梁翼缘削弱位置、长度和深度尺寸等对节点承载能力、塑性铰发生位置、节点抗震性能等的影响.分析表明,梁翼缘削弱会造成节点承载能力小幅度降低,并造成节点局部应力重新分布,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...     

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。     

钢框架梁端翼缘板加强型节点的数值研究

针对翼缘板参数对钢框架梁柱节点抗震机理的影响,对8个1/2尺寸的T型有限元翼缘板加强型节点模型进行低周反复荷载作用下的滞回性能研究,采用有限元软件ANSYS进行模拟分析,得到满足节点抗震要求的翼缘板参数取值数据。研究结果表明,翼缘板加强型节点的塑性铰在距离翼缘板端部1/3梁高位置处形成,翼缘局部屈曲明显,腹板凸凹严重,节点域屈服,塑性铰外移现象明显。同时,翼缘板参数对节点的承载力和延性有明显影响,当翼缘板的长度增加时,节点的承载力有所提高,但其滞回性能和延性降低;当翼缘板的厚度增加时,节点承载力变化不大;翼缘板长度较大(大于1倍梁高)时,柱翼缘发生局部屈曲,违背了"强柱弱梁"的设计思想。建议翼缘板参数取值范围:翼缘板长度为梁高的0.5～1.0,厚度为梁翼缘厚度的1.2倍～1.4倍。     

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。     

钢框架梁翼缘削弱型节点单元刚度矩阵及内力分析

梁柱连接采用翼缘削弱型节点(RBS)可促使节点塑性铰外移,提高结构延性,达到节点抗震设计目的.采用能量法推导出梁翼缘削弱型节点的单元刚度矩阵和转角位移方程,通过实例进行内力分析.研究结果表明:RBS节点导致梁的抗弯刚度、刚架的抗侧刚度降低,使梁的固端弯矩减小,跨中弯矩增加,反弯点位置前移;梁单元刚度矩阵中各元素较普通节...     

考虑混凝土板组合效应的蜂窝钢梁柱连接抗震性能试验研究

为了研究混凝土板组合效应对蜂窝梁柱连接抗震性能的影响,对无混凝土板和有混凝土板的正六边形蜂窝梁柱连接、普通组合梁柱连接进行拟静力试验。研究混凝土板组合效应对不同开孔率的蜂窝梁柱连接的破坏形态、承载能力、刚度、延性及耗能能力的影响。试验结果表明：蜂窝梁柱连接可以有效地控制塑性铰在近柱端第一个蜂窝孔处形成,实现塑性铰外移,降低在梁柱连接焊缝处发生脆性破坏的可能性;混凝土板的组合效应可以减小蜂窝梁剪切变形的影响,与无混凝土板的蜂窝梁柱连接相比,有混凝土板的蜂窝梁柱连接的滞回曲线更饱满;混凝土板的组合效应能够提高蜂窝梁柱连接的承载能力、延性、刚度及耗能性能,开孔率越大,组合效应越显著;混凝土板组合效应降低了塑性铰区的转动能力。     

箱形节点域工字形柱弱轴盖板加强连接的设计方法

为了实现“高延性-高弹性承载力”的抗震设计思路和推广盖板加强型连接在工字形柱钢框架中的应用,提出了一种适用于箱形节点域工字形柱弱轴盖板加强连接的设计方法和设计步骤。通过一个多层钢框架工程实例的设计,验证了所提盖板加强型连接设计方法的可靠性。采用ABAQUS有限元软件对实际工程的内框架十字形节点在循环荷载作用下的力学性能进行分析,研究了节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性系数和耗能能力。结果表明:新型箱形节点域工字形柱弱轴盖板加强连接的设计方法合理、可靠,应用该方法设计的工字形柱弱轴连接节点能够实现梁上“塑性铰”外移,节点具有较强的塑性变形能力和耗能能力,能够满足抗震规范中“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的抗震设计理念。     

梁柱刚性连接加强型节点的研究进展

为了解决梁柱刚性连接节点在强震作用下的脆性破坏,采用对梁翼缘进行局部削弱或在连接区域局部加大的设计方法,以达到塑性铰外移、提高节点延性、避免在强震作用下梁柱接头发生脆性破坏的设计目的。国内外参考文献的研究结果表明,削弱型节点是以削弱梁翼缘截面、降低梁承载力为代价,获得强震作用下梁的塑性发展,而加强型节点以不降低梁承载力为前提,在大震作用下同样可以获得较好的塑性发展,使节点具有很好的延性。本文以我国《钢结构设计规范》修订为背景,针对塑性铰外移加强型节点各类形式的研究进展加以综述,并着重介绍了板式加强型节点和翼缘扩大型节点的国内外研究进展。     

钢结构翼缘削弱型节点的参数分析

运用弯剪共同作用理论分析了削弱深度对翼缘削弱型节点的影响 ;通过非线性有限元的方法证明了这一理论用于估计截面的抗弯能力以及翼缘削弱型节点的临界削弱深度是有效的 ;最后举例说明了通过削弱深度求削弱截面至柱距离的方法。对该类型节点的设计具有一定的指导意义