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。     

端板型装配式钢结构梁柱节点受力机理研究

提出了一种端板型装配式钢结构梁柱节点,其由带悬臂梁段圆钢管柱、普通梁段及两者之间的连接装置组成。通过调整翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,可控制翼缘连接盖板处连接刚度的变化,从而利用翼缘连接盖板的变形进行耗能,确保梁柱等主要构件保持弹性不发生破坏,实现节点的震后快速修复。通过对6个节点的数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力及螺栓拉力变化等,分析了悬臂梁段翼缘厚度、悬臂梁段端板与普通梁段端板之间间隙、中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度和翼缘连接盖板材料等参数对节点关键力学性能的影响规律。分析表明:通过合理设计螺栓及翼缘连接盖板相关参数可保证节点承载能力,确保梁柱等主要构件不发生破坏,实现节点的震后快速修复。     

钢框架翼缘加强互形装配式节点力学性能研究

钢框架翼缘加强互形装配式节点在悬臂梁下翼缘与框架梁上翼缘交互布置拼接板,一侧用焊缝连接,另一侧用高强螺栓连接,另外梁柱连接根部用角钢加强.节点的焊接在工厂完成,现场用高强螺栓拼接.为研究翼缘拼接板宽度和厚度对节点滞回性能、骨架曲线、耗能性能、延性性能、应变分布规律等的影响,设计了 3个试件进行低周往复循环荷载试验.此外...     

焊接H型钢PEC柱-钢梁顶底角钢连接节点滞回性能研究

为了研究焊接H型钢PEC柱-钢梁顶底角钢连接节点的滞回性能,以顶底角钢连接节点为研究对象,共设计了6个试件。试件参数有高强螺栓直径、顶底角钢厚度和PEC柱翼缘厚度。通过低周反复水平荷载试验,得到了6个试件的荷载-位移曲线、位移延性系数等试验结果。试验结果表明,各参数中角钢厚度对节点的滞回性能影响较大,增大角钢厚度能明显提高节点的承载力,最大增幅为35.9%,但平均位移延性系数减小了46.1%;增大螺栓直径对节点承载力提高幅度较小,最大增幅为6.6%;柱翼缘厚度对节点的承载力几乎没有影响,但减小柱翼缘厚度使节点延性提高了68.1%。焊接H型钢PEC柱-钢梁顶底角钢连接节点具有良好的滞回性能。     

钢刚架梁柱连接中柱翼缘板的胶合加强研究

门式刚架钢结构的梁柱节点常常采用螺栓端板连接,由于柱翼缘厚度较端板厚度薄,为避免柱翼缘发生冲切破坏,工程设计中常采用在节点域加厚柱翼缘,厚翼缘和薄翼缘采用对接焊缝连接,这种连接方式存在施工不便和应力集中等缺陷,在此提出一种柱翼缘粘结钢板的加强连接方式,并对这种连接方式进行了详细的有限元分析。     

装配式钢结构梁柱-柱法兰连接节点受力机理研究

提出了一种装配式钢结构梁柱-柱法兰连接节点,其主要由带悬臂梁段圆钢管上柱、带法兰圆钢管下柱、普通梁段和之间的连接装置组成。通过改变翼缘连接盖板的厚度、螺栓孔洞形式、螺栓个数等参数,基于损伤控制思想,可很好地控制梁端塑性铰的位置,将耗能集中在翼缘盖板连接处,确保利用连接盖板耗能来保证梁柱等主体构件保持在弹性阶段,利用震后更换耗能连接件实现节点的震后快速恢复功能。主要对5个节点试件进行数值研究分析,通过考虑悬臂梁段与普通梁段间隙、螺栓数量、翼缘连接盖板厚度及螺栓孔洞形式等参数,从而获得节点的承载能力、变形模式及应力变化等规律。研究表明:连接件相关参数的合理设计,能够在确保承载力满足要求的前提下,实现梁柱等主体构件不发生破坏,便于节点震后快速修复。     

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。     

翼缘双盖板装配式钢结构梁柱节点静力性能有限元分析

基于损伤控制的思想,提出了一种翼缘双盖板装配式钢结构梁柱节点,其由带悬臂梁段圆钢管柱、中间梁段及两者的连接装置组成。通过控制翼缘盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,可协调翼缘盖板处的连接刚度,从而利用螺栓的摩擦滑移和翼缘盖板的塑性变形共同耗能,确保梁柱等主要构件不发生塑性破坏。对6个节点的静力性能进行了非线性有限元分析,通过变化中间排螺栓间距、翼缘盖板狗骨削弱区尺寸、悬臂梁段翼缘厚度、翼缘连接盖板厚度及材料等参数,研究各参数变化对节点静力性能的影响规律。分析表明:节点设计中需综合考虑连接盖板、螺栓间距及悬臂梁段尺寸等参数并合理选取,从而在保证节点承载性能的同时,充分发挥该节点利用连接装置耗能以确保梁柱等主要构件不发生塑性破坏的优势,利于结构震后修复的实现。     

新型钢结构梁柱节点受力研究

本文提出了一种嵌入式钢结构梁柱节点,其由带拼接板的H型钢柱和普通梁段组成。改变柱上拼接板的厚度,可以控制拼接板处连接刚度的变化,从而利用柱上连接盖的变形进行能量消耗,确保钢结构梁和柱等主要构件不会发生损坏。通过Workbench软件,对模型进行仿真研究,获得了节点处的破坏模式、承载能力和部件应力的变化等,分析了钢柱上翼缘拼接板厚度、腹板拼接板厚度等参数对节点力学性能的影响规律。分析表明:通过合理设计柱上连接板的厚度可以保证节点的承载能力,保证钢结构梁柱等主要部件不受损坏,延长节点的使用寿命,提高节点的延性。     

全装配式组合螺栓连接节点抗震性能研究

基于方钢管柱与H型钢梁装配式连接节点试验,通过改变内套筒与方钢管柱的安装间隙,建立有限元分析模型,针对节点试件在低周往复荷载作用下的破坏模式、耗能能力、承载力、延性、刚度退化等抗震性能进行分析。结果表明:装配式梁柱内套筒组合螺栓连接节点承载力高,延性大且耗能能力强,具有良好的抗震性能;增大内套筒厚度,可提高节点承载力;方钢管柱受对穿螺栓贯穿截面连接效应影响,在往复荷载作用下柱壁出现"对称凹屈"现象,随后梁端出现塑性铰发生破坏,表明采用组合螺栓可以满足连接节点的转动刚度需求;内套筒与方钢管柱安装间隙对节点力学性能有较大影响。     

一种可恢复功能的装配式钢结构梁柱节点受力机理研究

提出了一种可恢复功能的装配式钢结构梁柱节点,该节点由带悬臂梁段的圆钢管柱、中间工字形梁段、翼缘连接盖板、L形板及高强螺栓群组成。通过控制翼缘连接盖板的厚度、盖板中间两螺栓间距等参数,可调节翼缘连接盖板处的截面刚度;通过翼缘连接盖板的塑性变形进行耗能,确保梁柱等主要构件保持弹性不发生破坏,以实现节点的震后快速修复。通过对6个节点的有限元数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式及螺栓拉力等数据,主要分析了翼缘连接盖板中间两螺栓间距、双翼缘盖板连接形式、翼缘连接盖板厚度和螺栓孔形式等参数对节点力学性能的影响规律。研究表明:通过合理设计相关参数,能够使节点的承载能力满足要求,同时梁柱等主要构件不发生破坏,节点在震后可以实现快速修复。     

L形钢管混凝土柱-H型钢梁Z字形拼接节点抗震性能研究

研究了一种L形钢管混凝土柱-H型钢梁Z字形拼接节点的抗震性能,包括翼缘和腹板均拼接的节点和设置上、下部翼缘加劲肋替代腹板处拼接板的节点.通过对节点的拟静力试验和研究,获得了节点的滞回曲线、滑移荷载、屈服荷载、极限荷载、耗能能力、延性与刚度退化规律,分析腹板处拼接板和翼缘加劲肋对节点抗震性能的影响.研究结果表明:腹板处拼接板可以提高节点的屈服荷载和极限荷载.增加翼缘高强螺栓数量可以提高节点的滑移荷载,但会降低节点的延性性能.垂直加劲肋可以提高节点的屈服荷载、极限荷载和延性.对比有无上、下翼缘加劲肋的两组节点可知,上、下翼缘加劲肋可以提高节点的承载能力,有效传递拼接区的剪力,可代替腹板连接,该节点具有良好的延性和塑性转动能力.     

方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点抗震性能试验研究

钢管混凝土柱-钢梁节点符合装配式结构发展需求,在工程中得到广泛应用。而以往震害发现,钢梁与柱壁焊缝在地震中易断裂而导致结构破坏。因此,将外肋环板与隔板贯通节点相结合,提出一种上环下贯式方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点。设计5个不同连接方式、柱形式和竖向肋板尺寸的方钢管混凝土柱-钢梁节点构件,通过低周往复荷载试验分析节点的破坏模式、滞回性能、延性和耗能能力。研究结果表明：所提出的新型方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点具有良好的抗震性能,等效黏滞阻尼系数比全螺栓节点高30%以上,满足强柱弱梁设计准则。上环下贯式比环板式节点具有良好的延性性能,方钢管混凝土柱能有效提高节点的承载能力和刚度,改变竖向肋板厚度和采用全螺栓连接形式对节点破坏模式影响显著。     

部分包裹混凝土组合柱-钢梁端板连接框架结构抗震性能试验研究

为了研究端板厚度和柱翼缘厚度对部分包裹混凝土组合柱(PEC柱)-型钢梁端板连接框架结构抗震性能的影响,对3榀PEC柱型钢梁端板连接框架进行低周反复荷载试验,得出各框架试件的滞回曲线、极限承载力、转角延性系数以及初始刚度等抗震性能数据。试验表明:端板厚度由12mm增加到20mm,试件承载力增加2%,试件初始刚度提高22.44%,转角延性系数提高10%,耗能能力增加12.87%。柱翼缘厚度由12mm增加到16mm,试件最大承载力提高13.00%,初始刚度提高50.77%,耗能能力增加9.80%,但转角延性系数降低3.4%。增加柱翼缘厚度可以明显提高框架的极限承载力。端板和柱翼缘厚度越大,框架节点初始转动刚度越大。增加端板厚度可以明显改善框架节点的转角延性,增加柱翼缘厚度会降低框架的转角延性。为探究上述规律的一般适用性,以试验为基础,进行有限元模拟拓展分析,得到与试验类似结论。     

延性强化型可恢复功能装配式开洞槽钢梁柱节点抗震性能数值研究

基于损伤控制和防屈曲设计理念,提出了一种延性强化型可恢复功能装配式开洞槽钢梁柱节点。采用有限元数值模拟方法对4组算例的抗震性能进行了分析研究,重点研究了翼缘内盖板厚度、狗骨削弱段宽度及螺栓数量等参数对节点抗震性能的影响,并获得了该节点的滞回曲线、破坏模式、应力分布及盖板相对位移曲线等性能指标。研究结果表明,该节点拥有良好的承载性能和抗震性能;塑性铰可有效被转移到翼缘盖板上,保证梁柱等主要构件基本处于弹性,所以震后可通过更换连接装置来实现节点的可恢复功能;槽型腹板连接板可有效抑制翼缘内盖板的鼓曲变形,起到防屈曲的约束效果,提高节点的延性;此外,翼缘内盖板厚度、狗骨削弱段宽度及螺栓数量等参数对节点抗震性能影响较大,需合理设置。     

多层钢框架半刚性端板连接的循环荷载试验研究

为研究多层钢框架半刚性梁柱端板连接的抗震性能,对8个不同构造端板连接足尺试件进行了循环荷载试验研究, 分析了端板厚度、螺栓直径、端板外伸加劲肋、柱腹板加劲肋、平齐式和外伸式等因素对节点承载力、转动刚度、极限转动 能力、耗能能力、延性和极限破坏状态的影响。试验结果表明,半刚性梁柱端板连接具有良好的延性和耗能能力,可以应用 于多层抗震钢框架中。根据试验结果及相关分析,提出了多层抗震钢框架中端板连接的标准构造为:两端外伸,设置柱腹 板加劲肋和三角形端板加劲肋,柱翼缘在端板外伸边缘上下各100mm范围内局部加厚,厚度与端板厚度相同。对提高端 板连接节点的抗震性能提出了宜采用大直径螺栓、中等厚度端板的设计建议。本文还在"强节点,弱构件"抗震设计一般原 则的基础上提出了"强连接,弱板件"的端板连接抗震设计概念。     

钢管柱-钢梁螺纹锚固单边螺栓端板连接受力性能

在钢管柱柱壁和内置H形钢翼缘上设置带有螺纹的螺栓孔,来替代传统梁柱端板连接中高强螺栓的螺母.将高强螺栓直接拧紧在螺纹孔上,可实现钢管柱-钢梁节点的单边连接,简化安装过程.采用有限元方法研究了带有内置H形钢的螺纹锚固单边螺栓端板连接钢管柱-钢梁节点的破坏模式和承载力,并分析了钢管柱柱壁厚度、内置加强H形钢翼缘厚度和高强螺...     

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。     

型钢混凝土组合板柱节点冲切破坏机理研究

为研究型钢混凝土组合板柱节点的抗冲切性能,以节点布钢形式、板纵筋配筋率、混凝土强度等级、板厚及型钢配钢率为研究参数,共设计了12个数值分析模型,采用有限元软件ABAQUS进行了计算,分析了各模型的竖向荷载-板中心挠度曲线、极限承载力,并详细地探究了型钢混凝土组合板柱节点的冲切破坏机理。研究结果表明,在板柱节点中布置型钢可显著提升节点的抗冲切性能,并且随着型钢布钢数量、板纵筋配筋率、混凝土强度等级、混凝土板厚及型钢配钢率的增加,节点的抗冲切性能均会得到不同程度的提升。在型钢混凝土组合板柱节点受载破坏过程中,首先为板底混凝土受拉开裂,随后板纵筋及型钢下翼缘受拉屈服,最后为柱周边板顶混凝土被压酥,破坏具有明显的延性破坏特征。此外,对型钢混凝土组合板柱节点的冲切破坏机理研究显示,组合节点的冲切破坏面由柱对板形成的冲切面及型钢梁对板形成的冲切面两部分组成。     

节点区外包钢管穿筋式预制装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

梁柱节点的连接方式是影响装配式混凝土框架结构抗震性能的关键。为实现装配式结构现场高效施工并保证其抗震性能良好,提出一种节点区设置外包钢管和对拉钢筋的装配式梁柱节点。通过改变外包钢管厚度和补强板构造方式,设计制作4个足尺中节点梁柱组合体进行低周往复加载试验,深入探讨该类型节点的滞回性能、延性、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：随着外包钢管厚度增大,梁端塑性铰向远离节点核心区方向发展;梁柱组合体的破坏现象主要表现为柱边缘混凝土压碎脱落、外包钢管鼓起变形及短钢梁段翼缘屈曲变形;梁端荷载-位移滞回曲线较为饱满,在往复荷载作用下有较好的延性和耗能能力;增大外包钢管厚度能明显提高承载力和耗能能力但延性会降低,补强板的设置有益于提高延性和耗能能力但对承载力影响不大。建立了该形式节点梁端受弯承载力计算方法,计算结果与试验结果比较吻合,可为该形式节点的工程应用提供参考。