正交胶合木-混凝土螺栓连接力学性能试验研究及参数分析

为研究正交胶合木(CLT)-混凝土螺栓连接的力学性能,对12个顺纹连接试件和12个横纹连接试件进行了单调加载和低周往复加载试验,总结了连接典型的破坏模式,得到了连接的初始刚度、承载力及延性系数等力学性能;利用ABAQUS软件对连接进行非线性参数分析,研究螺栓直径、螺栓强度等级及CLT层板厚度等参数对连接力学性能的影响。结果表明：连接的破坏模式与厚径比(CLT厚度与螺栓直径之比)相关,当厚径比不大于6.56时,主要发生单塑性铰屈服、木材销槽承压及局部承压破坏;螺栓直径一定时,增加CLT层板厚度可有效提高连接承载力;当厚径比大于6.56时,主要发生螺栓双塑性铰屈服与剪断破坏;增加层板厚度对连接初始刚度、承载力和破坏模式无明显影响。针对螺栓屈服破坏模式,增大螺栓直径可提高连接的初始刚度与承载力;提高螺栓强度等级对初始刚度影响较小,但可提高连接承载力。     

新型复合竹层积材的顺纹销槽承压强度计算公式

为探究新型复合竹层积材在木结构中的实际应用性,填补其顺纹销槽承压强度计算公式,共进行了7组28个竹层积材顺纹销槽承压试件的测试,分析了竹层积厚度、端距和销直径等因素对竹层积材销槽承压的刚度、最大载荷和强度等力学性能的影响。研究表明：竹层积材厚度对承压强度的影响可忽略不计;当端距不小于64 mm时,端距对承压强度的影响亦可忽略不计;承压强度随销直径的增加,大致呈线性递减。通过回归拟合的销直径影响系数,建立竹层积材顺纹销槽承压强度的理论计算公式,且理论计算结果与实测结果吻合良好。     

胶合木结构单螺栓顺纹连接延性性能试验研究

为了解延性螺栓连接的性能,对8组24个不同螺栓直径和木材厚度的单螺栓顺纹连接试件进行了试验研究,探讨了不同木材厚度与螺栓直径对破坏模式的影响,分析了不同破坏模式下各组别荷载位移关系、承载力、刚度及延性的变化。试验结果表明:在螺栓长细比10~12.9的范围内,增加内嵌钢板单螺栓顺纹节点螺栓的长细比有助于提高节点的延性。     

装配式方钢管柱座节点竖向受力性能影响因素分析

基于装配式建筑采用的方钢管钢柱与板块连接节点即柱座节点的重要性,利用有限元分析软件ABAQUS建立该节点的数值模型,分析法兰板厚度、螺栓孔直径大小、高强螺栓预紧力和高强螺栓型号4个影响因素对柱座节点竖向荷载-位移曲线、钢柱法兰板螺栓孔壁应力、钢梁法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量的影响。由分析可知:法兰板厚度对柱座节点的竖向受力性能影响较大;螺栓孔直径大小对柱座节点的极限位移、延性系数和钢柱法兰板螺栓孔壁应力影响较大;高强螺栓预紧力对钢柱法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量影响较大;高强螺栓型号对柱座节点的屈服位移、屈服承载力、极限位移、延性系数、钢柱法兰板螺栓孔壁应力和高强螺栓滑移量均有较大的影响。     

装配式钢结构H形钢梁-钢管柱连接节点的力学性能研究

为进一步研究装配式钢结构H形钢梁-钢管柱连接节点的力学性能,以装配式钢管柱-组合螺栓连接节点试件为研究对象,利用ANSYS有限元软件对其进行了低周往复荷载作用下的抗震性能数值模拟分析。基于数据的整理和对比,分析节点试件的破坏模式、耗能能力、承载力、延性、刚度退化等力学性能。研究结果表明:由于对穿螺栓具有将钢梁上、下翼缘轴力直传至钢管柱对面的作用,在循环往复荷载作用下,钢管柱柱壁均出现"对称凹屈"现象,随后以梁端出现塑性铰丧失承载能力而破坏;节点承载力较高且耗能能力强,等效黏滞阻尼系数平均大于0.4;具有一定的塑性变形能力,延性系数均在3.0以上,表明该节点具有良好的抗震性能;节点的屈服和极限承载力会随着内套筒厚度的增加而显著增加,但同时也会降低节点延性、增大节点刚度退化程度;梁翼缘与外伸端板组件采用高强度螺栓连接会降低节点承载力和延性,增大耗能能力。研究成果将为装配式钢结构H形钢梁-钢管柱连接节点的研发和相关工程应用提供参考。     

梁柱齐平端板半刚性节点力学性能研究

为研究对齐平端板半刚性节点的力学性能,在试验的基础上,运用有限元软件ANSYS对典型截面半刚性节点进行静力及循环荷载加载分析,并通过改变柱翼缘、连接端板厚度和螺栓排列方式,以及增加节点域加劲肋,研究其对节点所受弯矩与梁柱相对转角曲线(M-θ曲线)的影响。有限元计算结果表明:在静力荷载作用下,M-θ曲线初期以线性关系变化,柱翼缘发生屈服后,节点表现明显的非线性特征;在循环荷载作用下,节点破坏时柱翼缘应力深入节点域发展,导致节点刚度逐渐退化,使得滞回曲线饱满,表明该节点具有较好的抗震特性。参数化分析结果表明:连接端板厚度对节点力学性能影响不大;增加柱翼缘厚度或者增设节点域加劲肋,均能显著提高节点的极限承载能力;适当减小螺栓边距能够有效提高节点的初始转动刚度和抗弯承载力。     

螺栓连接装配式混凝土墙板结构水平缝的抗震性能研究

为改善装配式混凝土墙板结构体系的抗震性能,提出了一种高强螺栓-连接钢板拼接式螺栓连接节点,建立了墙板结构的精细化有限元模型。通过改变轴压比,箍筋间距,节点位置,螺栓和连接钢板的尺寸、数量和布置等因素,探究各参数对该墙板结构体系力学性能的影响。分析结果表明：和试验值相比,正负向的最大平均承载力和最大平均位移相差均在14%以内;改变轴压比对新型螺栓连接装配式混凝土墙板结构的承载能力和刚度等力学性能影响最大;在一定范围内减小螺栓的使用数量会降低结构的承载力,同时会在一定程度上提高结构的延性;改变螺栓直径和钢板厚度对结构的力学性能影响不大,但减小钢板厚度会使得钢板发生屈服;改变箍筋间距和混凝土强度对结构的承载能力有一定的影响;改变节点位置对结构的初始刚度有较大影响。     

带齿夹板钢木连接节点受力机理

为解决胶合木网壳螺栓连接节点初始刚度低、木梁螺栓孔易发生劈裂的问题,提出一种带齿夹板钢木连接节点。通过试验研究了带齿夹板节点(JD-2)在单调荷载作用下的力学性能和破坏模式,并与同尺寸下不含钢齿的普通夹板节点(JD-1)进行对比分析。为深入研究带齿夹板节点的受力机理,对带齿夹板节点进行有限元模拟。结果表明:JD-1的破坏模式为木梁沿螺栓孔水平连线方向的横纹劈裂破坏,JD-2的破坏模式为夹板屈服破坏; 与JD-1相比,JD-2的初始刚度提高了47.18%,极限承载力提高了31.4%,延性系数提高了19.83%; 钢齿与木梁之间的机械咬合作用可以有效减少木梁螺栓孔初始间隙对节点刚度的不利影响; 在弯矩与剪力联合作用下,荷载通过钢齿及螺栓共同传递给木梁,减少了木梁螺栓孔的应力,因此延缓了木梁螺栓孔的开裂; 随着夹板翼缘厚度的增加,节点的受弯性能呈现增大的趋势; 增加夹板布齿率,木梁螺栓孔受到螺栓挤压应力减小,钢齿阻止夹板与木梁之间的相对滑动能力增强,建议夹板布齿率取0.46%～0.65%。     

木-混凝土单螺栓连接抗剪承载力试验及参数化分析

针对木-混凝土单螺栓连接性能,进行了14个连接试件单调加载试验,探讨和揭示了节点的传力机制、屈服模式和破坏形态。试验结果表明,节点具有良好的延性,螺栓直径的适当增大和钢垫板的使用可有效提高节点承载力,无垫板试件初始刚度随着直径增大而提高,建议在节点设计中使用钢垫板。利用ABAQUS软件对连接节点进行非线性参数化分析,计算结果表明增大螺栓直径能够增大节点承载力,但超过一定范围增大螺栓直径对承载力的提高幅度减小。     

PEC柱(弱轴)-型钢梁顶底角钢连接节点的滞回性能试验研究

为了研究PEC柱(弱轴)-型钢梁顶底角钢连接节点的滞回性能,分别以节点盖板厚度、角钢厚度、螺栓距离(与盖板相连角钢短肢上螺栓中心到角钢肢背的垂直距离)和节点加劲肋为参数,设计了6组节点并对其进行低周往复水平荷载试验。重点研究了4个参数对节点的滞回性能、节点刚度、延性和承载力的影响。试验和分析结果表明,角钢厚度由14 mm增至20 mm,节点极限抗弯强度提高30%,延性提高6.8%,初始刚度提高1.21倍;螺栓距离由80 mm减至70 mm,节点的抗弯能力提高14.8%,初始刚度提高13%,延性降低4.8%。各节点的滞回曲线均呈弓形,延性系数均大于5,承载力退化稳定。角钢厚度增加和螺栓距离减小能明显提高节点的承载力和初始刚度,增加盖板厚度与增设加劲肋可提高节点的初始刚度,对节点的承载力影响不大。建议在设计此类节点时,适当加大角钢厚度,合理减小螺栓距离。