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。     

超大承载力端板连接节点试验研究

在大跨或重载钢结构中,当梁柱之间需要采用螺栓连接时,如果普通构造的端板连接节点和大承载力端板连接节点不能满足承载力要求,则需要采用受拉区布置12颗或16颗螺栓的超大承载力端板连接节点。为研究该类型节点受力性能,进行4个超大承载力端板连接节点足尺试件的单调加载试验,得到各节点试件的弯矩-转角曲线,分析不同螺栓直径、端板厚度和螺栓布置形式下各节点的抗弯承载力、转动刚度和受拉区螺栓拉应变增量分布的特点。结果表明,在试验试件构造条件下超大承载力端板连接节点的弯曲失效模式为端板屈服后螺栓失效,端板厚度对节点承载力影响明显;各螺栓的拉应变增量分布不均匀,角部螺栓对节点抗弯承载力影响较小,建议在设计中移除或仅按抗剪螺栓考虑;建议节点域屈服承载力仍按照现行规范计算,该类节点的等效受拉螺栓数量取为7。     

外伸端板高强度螺栓抗拉连接设计方法研究

通过建立系列有限元分析模型研究了外伸端板高强度螺栓抗拉连接的力学性能,分析中考虑了不同端板厚度和螺栓直径变化对连接节点受力性能的影响。研究结果表明,高强度螺栓总拉力应由外加荷载引起的螺栓拉力和端板弯曲变形产生的撬力组成。通过分析拟合得到由外加荷载产生的螺栓拉力和螺栓撬力的分布模型和计算公式,并分别给出摩擦型和承压型两种类型的高强度螺栓考虑撬力影响抗拉连接承载力计算公式。     

超大承载力端板连接节点螺栓施拧顺序及预拉力松弛研究

超大承载力端板连接节点共布置32颗或24颗螺栓,是一种可以应用于大跨或重载钢结构的新型节点形式。由于该节点形式的螺栓数量明显多于传统构造,节点安装时螺栓的施拧顺序以及施拧后螺栓的预拉力松弛对该节点中螺栓总体预拉力水平的影响比传统节点更为复杂。采用4种不同的施拧顺序对4个足尺超大承载力端板连接节点试件安装过程中螺栓的预拉力进行了分析,监测了施拧完成后65 h内螺栓的预拉力变化。结果表明,相关规范中规定的螺栓施工预拉力要求适用于超大承载力端板连接节点,提出了该节点螺栓施拧顺序的建议以及多螺栓接头中螺栓施工预拉力的确定方法。     

抗拉弯剪螺栓连接节点的节点端板厚度计算及思考

通过实例进行计算，说明撬力在抗拉弯剪螺栓节点设计中对端板厚度取值的影响和意义。     

外伸端板连接节点抗连续倒塌性能研究

基于ANSYS有限元分析软件,建立了外伸端板连接节点模型,分析了半刚性节点在连续倒塌中的力学性能,基于该模型进行了外伸端板连接节点抗连续倒塌能力影响因素的参数分析,为相关设计提供参考。     

端板连接组合节点抗弯承载力的分析

在钢-混凝土组合钢框架结构分析中,必须了解梁柱组合节点连接的受力性能,其中节点承载力性能是最基本的受力性能。利用欧洲规范3(EC3)与欧洲规范4(EC4)介绍的组件法思想,针对已有的端板连接组合节点承载力分析方法的不足,提出了端板连接组合节点负弯矩作用下抗弯承载力的详细计算步骤,分析结果与试验结果进行了比较验证。该方法符合工程设计习惯,精确度高,方便工程设计。     

钢管结构法兰连接节点拉弯承载力简化设计方法

法兰连接是钢管结构中一种重要的连接形式,拉、弯作用是法兰连接节点的主要受力工况。国内外现存的法兰连接节点在拉、弯作用下的承载力验算公式很少,且未能全面考虑节点的受力特性,有明显的不足。利用屈服线理论,得到了由法兰板厚度控制的法兰连接节点拉弯承载力计算公式,并与可靠的有限元计算结果相比较,证明了所提出的理论计算公式的合理性和适用性,可为法兰连接节点拉弯设计提供参考。     

框架梁柱平端板连接组合节点性能研究

对钢框架梁柱平端板连接组合节点进行了三维有限元模拟并用试验结果验证,进而对不同参数进行了分析,探讨了端板厚度、钢筋、螺栓、节点形式等对组合节点工作性能的影响。     

门式刚架轻型钢结构端板连接节点性能研究与设计

针对门式刚架轻型钢结构中普遍应用的端板连接方式,介绍了工程上通常采用的端板连接形式,并采用有限元模型对连接节点进行了内力和变形分析,研究了此类节点的性能和设计计算方法,并结合工程实际提出了设计建议.     

单角钢螺栓连接节点板受压性能及极限承载力研究

通过某特高压输电线路塔架结构中典型的单角钢螺栓连接节点的足尺试验,对节点板的受压性能、破坏形式及极限承载力进行了研究。利用有限元程序ANSYS建立合理的有限元模型模拟节点板的受力性能,并与试验结果进行了对比分析。将试验及有限元模拟结果与现行国内外钢结构规范关于节点板受压承载力计算公式的计算值进行了比较,验证了现行规范公式对于该类单角钢连接节点板受压承载能力计算的适用性。     

轻型门式刚架端板连接节点工作性能分析

本文介绍了在门式刚架轻钢厂房中经常采用的端板连接节点的形式 ,分析了由于它的半刚性对结构变形产生的不利影响。从节点本身的受力机制出发分析了节点的变形基理 ,并介绍了国内外对这一问题的研究现状。提出了对问题而言目前可行的解决办法 ,展望了今后有待进行的研究工作的方向     

梁柱半刚性端板连接节点受力性能分析

对外伸高强螺栓端板连接节点的受力特性进行了分析，介绍了初始连接刚度的计算。通过分析，认为初始刚度与节点的构造有关，尤其是与连接件的抗弯刚度、板厚、以及螺栓的间距影响有关。     

空间裸钢端板连接节点性能有限元分析

利用ANSYS建立了空间中柱端板连接节点、边柱端板连接节点和角柱端板连接节点有限元模型,并分析了这三种空间端板连接节点在空间荷载和平面荷载作用下初始转动刚度和弯矩等性能的变化。研究表明:在空间荷载作用下,空间节点的初始转动刚度要普遍大于平面荷载作用下的初始转动刚度,尤其是空间中柱节点初始转动刚度变化最大;对于节点承载力,空间荷载作用下的承载力小于平面荷载作用下的节点承载力,空间角柱节点受荷载影响最大。最后基于有限元分析了不同荷载作用下空间节点性能差异的原因。     

基于欧标的异形截面端板螺栓连接节点构造及设计方法

以麦加火车站项目为背景,探讨了基于欧标的异形截面的端板螺栓连接节点的构造及设计方法。通过设置合理的手孔,满足了建筑造型要求的内端板连接构造和高强螺栓的安装施工要求。参考欧标的钢结构设计规范EC3-1.8中对H形端板连接节点的设计规定,结合异形截面端板螺栓连接节点的设计和有限元分析结果,对于此类异形截面端板连接形式,确定了建议的屈服线模式,建立了适合此类节点的设计方法。根据节点构造和受力特点建立了合理的简化有限元模型,得到了组成端板连接节点的各部分受力情况,验证了节点的可行性。     

单角钢连接节点板受压性能试验研究与承载力计算方法

输电工程中输电塔架节点通常采用节点板连接的方式,单角钢杆件受轴向压力作用时,节点板处于偏心受力状态,常规的节点板受压承载力计算方法都是基于双角钢连接轴心受压得到的,与输电塔架节点板的受力存在明显差别。通过对2个输电塔架典型节点进行足尺试验和有限元分析,考察了单角钢连接节点板的受压性能和破坏模式,并利用多参数有限元分析结果,研究了用于单角钢连接节点板受压承载力的计算方法。试验研究表明,单角钢连接节点板受压时出现明显的板面外失稳,且节点板的变形呈现出弯曲伴随扭转的形式。通过对比分析表明,有限元分析结果与试验结果吻合较好。基于柱模型和板模型提出了单角钢连接节点板受压承载力的计算方法,分析表明,两种模型都能较好地预估单角钢连接节点板的受压承载力。     

高强螺栓端板连接抗拉拔性能研究

为研究高强螺栓端板连接件的抗拉拔性能,试验共设计了7个外伸端板连接件试件,并对其进行静力加载试验,其中4个试件采用高强螺栓替代传统的普通螺栓连接。试验对比分析了不同方钢管壁厚、螺栓孔间距、螺栓杆径对连接件抗拉拔承载能力的影响。结果表明:改变连接件中方钢管壁厚、螺栓孔间距和螺栓杆径均可以提高端板连接件的抗拉拔承载能力,其中改变方钢管壁厚对承载力的影响最为显著。且对于5mm和8mm方钢管壁厚试件的最终破坏失效模式不同,具体表现为随着空心方钢管壁厚的逐渐增大,失效模式由钢管连接面失效转变为螺栓断裂破坏。这些研究结果为高强螺栓端板连接件的研究和应用提供了一定的理论基础。     

直立锁边金属屋面系统关键连接节点抗拉承载力试验

针对直立锁边金属屋面系统的固定支座与檩条连接节点的抗拉承载力计算问题,以檩条翼缘板厚、檩条材质、自攻螺钉直径、自攻螺钉数量以及固定支座底板厚度为变量,进行了92个连接节点试件的受拉试验,研究连接节点在竖向拉荷载下的破坏现象及破坏模式。对已有固定支座与檩条连接节点的抗拉承载力计算公式进行了修正,并将抗拉承载力试验值与国内外规范的计算值进行了对比。结果表明:自攻螺钉的抗拉承载力与檩条翼缘板厚、檩条材质的抗拉强度、自攻螺钉直径、螺钉数量基本呈正比关系,固定支座底板厚度大于4 mm时,螺钉抗拉承载力与固定支座底板厚度相关性较小;节点存在自攻螺钉被拉出、固定支座底板被拉弯和自攻螺钉被拉出、固定支座底板被拉弯和自攻螺钉在螺帽处被拉断3种破坏模式;根据国内外规范公式得到的节点抗拉承载力计算值比试验值偏小,工程应用偏于安全。     

全螺纹紧固T型连接节点极限抗拉承载力分析

全螺纹紧固连接在开口截面与闭口截面的连接过程中具有非常广泛的应用前景。本文通过对全螺纹紧固连接的受力机理的剖析,给出了单个全螺纹紧固连接抗拉承载力的设计取值,在此基础上分析了全螺纹紧固的T型连接轴心受拉的极限抗拉承载力确定方法,给出了全螺纹紧固T型连接的轴心受拉的三类型实效模式的判别方法。提供的方法简单实用,能为该类型连接的计算复核提供便利。     

钢框架外伸端板连接节点计算方法探讨

由国内外研究成果发现多层钢框架连接节点多处在完全刚性和理想铰接这两种极端情况之间,而我国多层钢框架结构中已开始采用半刚性但是规范尚无相关规定。针对此介绍了半刚性连接的特性和国内外对此类节点提出了标准的构造建议,并对此类端板连接提出了相应的弯矩-转角(M-)曲线形式及简化计算方法,为我国钢结构设计规范关于半刚性端板连接的设计计算方法提供了有益补充。