钢框架梁柱弱轴顶底角钢连接刚度的理论分析和试验研究

为研究梁柱弱轴连接的抗弯性能,进行了2类共6个大尺寸弱轴顶底角钢连接试件的单调加载试验,试验试件包括腹板-角钢连接试件和本文根据梁柱弱轴连接受力变形特点设计的T形钢-角钢连接试件。根据经典力学理论,推导了弱轴顶底角钢连接初始刚度的分析计算方法。梁柱弱轴角钢连接的刚度取决于各组件的刚度,角钢、螺栓和与角钢竖向肢连接的板件起决定作用,其中刚度最小的组件其几何尺寸对连接刚度的影响最明显。弱轴顶底角钢连接作为一种典型的半刚性连接,具备良好的变形能力、一定的弯矩承载能力和很好的钢材屈服后塑性强化能力。     

半刚性钢框架梁柱弱轴端板连接的试验研究和有限元分析

空间钢框架结构的高等分析必须考虑梁柱弱轴连接的抗弯性能。为研究钢框架梁柱节点弱轴端板连接的性能,进行2个边柱弱轴端板连接试件和2个中柱弱轴端板连接试件的单调加载试验,并建立有限元分析模型。为与试验结果对比,有限元分析采用的构件几何尺寸、材料特性等参数和加载过程均与试验相同,对比显示有限元分析结果和试验结果吻合较好。明确了弱轴端板连接的应力分布、塑性发展、变形特点和破坏模式。研究表明:①梁柱弱轴端板连接具备一定的转动变形能力和良好的弯矩承载能力,在端板受拉区可能形成塑性铰;②梁端弯矩较小时弯矩-转角曲线就体现出非线性的性质,弱轴端板连接属于典型的半刚性连接;③中柱节点和边柱节点弱轴端板连接的承载力基本一样,但半刚性特性差别很大。     

钢框架梁柱顶底角钢弱轴连接的节点研究

针对目前钢框架梁柱在弱轴方向上半刚性连接的研究匮乏,应用有限元软件ABAQUS对半刚性节点进行了研究,并基于一种新型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的研究成果,在该种节点上进行顶底角钢连接研究。应用ABAQUS软件对模型进行非线性有限元模拟分析,首先将试件进行单调加载分析,并与试验结果对比分析,对比发现总体上吻合较好,从而验证了有限元的有效性。再通过有限元程序ABAQUS将梁柱采用新型节点域箱形加强式节点作顶底角钢连接,并与其他几种连接节点形式对比,通过计算得出各种节点的梁柱连接荷载-位移曲线、初始刚度、极限弯矩以及角钢的极限弯矩等。研究发现新型节点域箱形加强式节点连接的极限弯矩是传统弱轴连接形式的1.2倍,是第一类T形板件弱轴连接形式的1.12倍,是第二类T形板件弱轴连接形式的1.08倍,表明其具有更好的抗弯性能,另外其初始刚度是传统弱轴连接形式的1.35倍,受拉角钢的极限弯矩是传统弱轴连接形式的1.32倍。     

四角钢连接的滞回性能分析

对采用带腹板双角钢的顶底角钢连接(简称四角钢连接)的半刚性钢梁柱连接节点进行精细的三维非线性有限元分析。在与试验数据对比的基础上,对影响该连接性能的主要参数如顶底角钢厚度、柱翼缘连接螺栓与梁翼缘间的距离等进行分析,得到了其弯矩-转角曲线。     

顶底角钢加强式梁柱弱轴连接节点的抗震性能分析

提出了一种顶底角钢加强式梁柱弱轴连接的节点形式,并基于ABAQUS有限元分析平台,建立了新型弱轴连接的常规节点及顶底角钢加强型节点两个试件。通过梁端低周循环加载的方式得到其P-Δ滞回曲线及骨架曲线,并通过计算得到位移延性系数、能量耗散系数、等效粘滞阻尼系数等节点参数,将两个试件的受力性能进行对比分析。研究结果表明顶底角钢加强型节点较常规的梁柱连接节点能有效地使梁端塑性铰外移,避免节点区域以及柱子的破坏,实现了"强柱弱梁、强节点弱构件"的抗震理念,另一方面顶底角钢加强型节点有效地提高了梁柱连接的节点承载能力、位移延性以及耗能性能,说明该种连接具有更好的抗震性能。     

角钢连接半刚性节点的非线性有限元分析

对采用带双腹板角钢、顶底角钢连接的半刚性钢梁柱连接节点进行了三维非线性有限元分析。在与试验数据对比的基础上,对影响该连接性能的主要参数如螺栓直径、螺栓预拉力、摩擦系数、角钢厚度等因素进行了分析,得到了其弯矩转角曲线。     

顶底角钢连接节点的滞回分析

对采用顶底角钢连接的半刚性钢梁柱连接节点进行了精细的三维非线性有限元分析,在与试验数据对比的基础上,对影响该连接性能的主要参数如角钢厚度、柱翼缘连接螺栓与梁翼缘间的距离等进行了分析,得到了其弯矩-转角曲线。     

基于ANSYS的钢框架梁柱四角钢连接有限元分析

运用ANSYS对梁、柱四角钢的半刚性连接进行了有限元分析,得到了此类连接在单调加载下的应力、应力分布以及破坏形式。在分析中考虑了几何非线性、材料非线性和状态非线性的影响。有限元分析考虑了柱翼缘厚度、柱腹板厚度、顶底角钢厚度、腹板角钢厚度、梁高度和螺栓直径的影响,并进行了循环荷载分析,得出了此种连接的弯矩-转角曲线及相应的刚度退化曲线。     

弱轴顶底角钢连接滞回性能的非线性有限元分析

在钢框架结构中,弱轴连接与强轴连接同样普遍[1],目前对钢框架强轴连接的研究较多,但弱轴连接的研究资料却十分匮乏。因此,本文作者采用有限元方法,先对弱轴顶底角钢连接在单向加载下的性能进行非线性分析,并与文献[1]中试验结果对比。再设计6个试件,采用多线性随动强化材料模型,研究该节点在往复荷载作用下的滞回性能。着重分析角钢厚度、柱腹板厚度对其滞回性能的影响。研究结果表明,弱轴顶底角钢节点属于典型的半刚性连接,连接刚度较小,节点延性较好,有一定的耗能能力。     

Q460高强角钢单边连接压杆有限元分析

随着我国电力工业的发展,使用高强度钢材已成为一种现实需求,为研究Q460高强角钢力学性能,进行了48根Q460高强角钢单边连接压杆试验,并建立有限元分析模型,有限元分析考虑了几何大变形、材料非线性和接触非线性。有限元采用的构件几何尺寸、材料特性等参数和加载过程均与试验相同,对比显示有限元分析结果和试验结果吻合较好。研究表明,Q460高强角钢单边连接压杆的极限承载力不只跟构件的长细比、截面规格有关系,还受连接板厚度、宽厚比的影响。     

胶合木梁柱角钢混合连接静力与抗震性能试验研究

为解决传统的木结构销栓连接刚度低、震后可恢复功能弱等问题,将钢结构梁柱翼缘角钢连接方法应用于木结构,提出了一种胶合木梁柱角钢混合连接形式。为研究此类木结构节点的静力与抗震性能,对节点试件进行了单调与低周反复荷载试验。研究结果表明：当梁柱截面尺寸分别为135mm×420mm和150mm×350mm,连接角钢规格为∟180×110×12时,胶合木梁柱角钢混合连接的极限弯矩达到95.3kN·m,最大转角接近0.096rad,初始刚度达4073kN·m/rad。低周反复荷载作用下,混合连接的变形能力与延性良好,梁端弯矩-转角滞回曲线呈反“S”形,角钢屈服后的大变形使其短肢底部与柱面产生了明显的分离,滞回曲线出现捏缩效应;角钢的短肢翘曲严重,从而使混合连接的耗能能力和等效黏滞阻尼系数均下降。     

空间梁柱半刚性节点弱轴连接的循环荷载试验

介绍了两种三维空间半刚性节点弱轴梁在循环荷载作用下的滞回性能试验过程与结果,分析了边柱和角柱弱轴顶底角钢连接的滞回性能、延性特征,另外考察在空间荷载的作用下弱轴和强轴的相互影响,为三维空间高级分析理论提供试验依据。     

半刚性钢框架滞回性能的数值模拟分析

利用有限元分析软件ANSYS对单腹板角钢连接、双腹板角钢连接、顶底角钢连接、带双腹板的顶底角钢连接四种不同连接方式的钢框架进行非线性有限元分析。采用Kishi-Chen幂函数模型和COMBIN 39单元模拟半刚性连接的非线性行为。通过比较四种不同连接方式钢框架的滞回曲线,探讨半刚性连接方式对钢框架耗能能力的影响,为半刚性连接钢框架的设计提供参考。     

Collapse resistance of unreinforced steel moment connections

Experimental and analytical studies of steel moment connections in gravity load resisting systems were conducted to understand the connection behaviour under progressive collapse. An exterior beam–column assemblage was selected from the gravity load resisting system in a steel building. Two identical, full‐scale, unreinforced welded steel beam‐to‐column moment connection specimens were tested under monotonic and cyclic loading to investigate the effects of applied loading conditions on the connection rotation capacity. The beam web was connected to the column flange by bolting and the beam flanges were complete joint penetration welded to the column flange. The specimens failed by fracture in the beam flange CJP weld at story drifts of 9.2 % (specimen SP1 under monotonic loading) and 3.4% (specimen SP2 under cyclic loading). The maximum drift angle achieved in the monotonic test exceeded the General Service Administration criterion for welded unreinforced flange connections, and the amount of dissipated energy of SP1 turned out to be smaller than that of SP2. The finite element analysis of the test specimen was also conducted to validate the test results, and the analysis results matched well with those obtained from experiments. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

自攻螺钉参数设置对胶合木梁柱节点受力性能的影响

采用自攻螺钉对胶合木梁柱节点进行横纹加强可有效传递木材的横纹拉应力和顺纹剪应力,从而延缓木材开裂、提高节点性能。为了研究自攻螺钉的布置间距、直径和个数等参数对加强节点受力性能的影响,对4组采用不同布置间距、直径和个数的自攻螺钉加强胶合木螺栓连接梁柱节点进行单调和低周往复加载试验,得到各组节点的刚度、延性、承载力、破坏模式和抗震性能。结果表明：自攻螺钉个数增加、直径增大,节点的承载力、破坏转角、延性系数以及节点总耗能增大;自攻螺钉布置间距的变化对节点在单调荷载作用下的承载力和延性系数无明显影响;而节点在往复荷载作用下时,随着自攻螺钉布置间距的减小,节点承载力和总耗能降低。     

Experimental model of the behaviour of bolted angles connections with stiffeners

This paper presents the experimental results of twenty full scale specimens of steel bolted connections beam-to-column with top-and-seat angles in six groups, labelled L91-tp8, L82-tp8, L73-tp8, L91-tp10, L82-tp10 and L73-tp10 groups (L=length of top-and-seat angle, tp=stiffener thickness of top-and-seat angle), under static loading. This study was undertaken to analyse the influence of angles and beams with stiffeners on the behaviour of the beam-to-column joints. The main parameters observed are the evolution of the resistance, the stiffness, the rotation capacity, the ductility of a joint, and the energy dissipation capacity. The aim was to provide necessary data to improve the Eurocode 3.     

平端板连接组合节点性能研究

本主要分析了平端板连接组合节点在对称弯矩作用下的工作性能。对平端板连接组合节点用ANSYS进行了三维有限元分析，并用试验结果进行了验证。利用有限元分析程序．进行了一系列的参数分析，探讨了平端板连接组合节点在单调荷栽作用下的工作性能及其影响因素。