冷弯薄壁型钢钢板-螺栓梁柱节点滞回性能与恢复力简化模型研究

本文采用数值方法对冷弯薄壁型钢钢板-螺栓连接节点静力性能进行研究,讨论了三种梁柱腹板宽度情况下螺栓间距、连接板厚度、腹板厚度和翼缘宽度等因素对此连接性能的影响。研究结果表明,梁柱腹板宽度、连接板厚度、梁柱腹板厚度是影响该连接节点静力性能的主要因素,而改变螺栓间距、梁柱翼缘宽度对节点的初始刚度和极限承载力的影响均不明显。结合数值分析结果,给出三种截面形式节点的设计构造建议。节点滞回性能研究结果表明:冷弯薄壁型钢钢板-螺栓连接节点的延性系数在3~4左右;节点的耗能系数随转角位移增加逐渐增加,其在地震中能较好的吸收和耗散能量;随着梁柱腹板宽度的增大,延性系数与耗能系数逐渐增大。最后在现有的恢复力曲线简化模型基础上,提出了改进的双线性模型,形式简洁并具有较好的精度。     

超大承载力端板连接节点抗拉性能及设计方法

超大承载力端板连接节点是一种新型梁柱节点形式,可以应用于大跨或重载钢框架中。在抗震区框架中梁柱节点除承担弯矩之外还可能承担一定的拉力,因此有必要对超大承载力端板连接节点的抗拉性能进行研究。对4个采用不同端板厚度、螺栓直径或螺栓布置形式的超大承载力端板连接节点足尺试件进行了轴拉荷载下的试验研究,记录并分析了各螺栓轴向应变增量分布情况;建立了24个超大承载力端板连接节点的有限元模型并进一步分析了该节点的抗拉性能。基于试验研究和有限元分析的结果得出:在轴拉荷载下端板外伸段靠近梁翼缘中部的螺栓为最不利螺栓,而移除角部螺栓对节点的抗拉性能没有不利影响;提出了该节点受拉时等效受拉螺栓数量的建议计算式,并给出了节点抗拉承载力的设计方法。     

装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点抗震性能试验研究

针对装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点抗震性能开展了拟静力加载试验,研究节点试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化等抗震性能指标;并对影响节点试件抗震性能参数进行分析;研究节点试件层间位移角及转动能力;提出节点恢复力计算模型。研究结果表明:节点试件失效模式为外环板与梁翼缘连接螺栓剪断、梁翼缘钢板断裂、外环板与柱连接处焊缝开裂3种形式;4个节点试件的滞回环面积较为饱满并呈"Z"形,具有较强的耗能能力;4个节点试件均有显著的刚度退化现象,下降坡度平缓;4个节点试件的层间位移角为0.09～0.12rad超过抗震规范的要求,表明节点具有良好的转动能力和延性性能;外环板的厚度和宽度对节点抗震性能有一定影响;提出的节点恢复力计算模型与节点试件的试验曲线吻合较好。     

采用钢板攻丝高强螺栓法兰连接的装配式钢框架柱受力性能研究

为了研究多高层装配式钢框架结构体系方钢管柱采用钢板攻丝高强螺栓法兰连接节点的受力性能,进行了钢柱法兰连接节点的足尺模型静力和拟静力试验,分析了这类节点的承载力、失效模式以及在单向水平地震作用下的滞回性能。试验研究表明:试件在静力试验中表现出较强的承载能力,失效模式为短柱受压侧屈服;试件在拟静力试验中得到的滞回曲线比较饱满,试件延性较好,耗能性能优良,失效模式为短柱受压屈服。对这类钢柱法兰节点的受力性能进行了有限元数值模拟分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好。通过比较节点刚接模型及栓接模型的有限元分析结果,从设计角度考虑,认为该类节点在实际工程应用中可视为等效刚性连接。     

Research on mechanical behavior of prefabricated steelframe columns using high-strength bolted flangeconnection with tapping steel plate

为了研究多高层装配式钢框架结构体系方钢管柱采用钢板攻丝高强螺栓法兰连接节点的受力性能,进行了钢柱法兰连接节点的足尺模型静力和拟静力试验,分析了这类节点的承载力、失效模式以及在单向水平地震作用下的滞回性能。试验研究表明：试件在静力试验中表现出较强的承载能力,失效模式为短柱受压侧屈服;试件在拟静力试验中得到的滞回曲线比较饱满,试件延性较好,耗能性能优良,失效模式为短柱受压屈服。对这类钢柱法兰节点的受力性能进行了有限元数值模拟分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好。通过比较节点刚接模型及栓接模型的有限元分析结果,从设计角度考虑,认为该类节点在实际工程应用中可视为等效刚性连接。     

方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点性能研究

研究了在循环荷载作用下,一种新型的方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点的破坏模式,以及构件对节点性能的影响。建立了节点的三维非线性有限元模型,以全尺寸梁柱连接节点拟静力试验数据进行了验证。通过参数分析,探讨了柱壁厚度、梁翼缘厚度和腹板削弱程度对新型节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能等性能指标的影响。结果表明:循环荷载作用下新型节点滞回曲线呈"梭形"且较饱满,不同参数的节点均具有良好的耗能能力。通过增加柱壁厚度,节点的极限承载力和初始转动刚度增加。但柱壁厚度超过14mm时,单向螺栓和T形件成为节点失效的控制因素;梁不是这种新型节点的薄弱部位,对梁翼缘和腹板进行合理开孔削弱,节点的滞回性能、极限承载、刚度和耗能能力均无显著降低。     

装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点#br# 抗震性能试验研究

针对装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点抗震性能开展了拟静力加载试验,研究节点试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化等抗震性能指标;并对影响节点试件抗震性能参数进行分析;研究节点试件层间位移角及转动能力;提出节点恢复力计算模型。研究结果表明：节点试件失效模式为外环板与梁翼缘连接螺栓剪断、梁翼缘钢板断裂、外环板与柱连接处焊缝开裂3种形式;4个节点试件的滞回环面积较为饱满并呈“Z”形,具有较强的耗能能力;4个节点试件均有显著的刚度退化现象,下降坡度平缓;4个节点试件的层间位移角为0.09～0.12rad超过抗震规范的要求,表明节点具有良好的转动能力和延性性能;外环板的厚度和宽度对节点抗震性能有一定影响;提出的节点恢复力计算模型与节点试件的试验曲线吻合较好。     

带加劲肋顶底角钢连接梁柱节点的有限元研究

为了研究影响钢框架带加劲肋顶底角钢连接梁柱节点的静力性能的因素,采用ABAQUS,对节点进行大量非线性有限元分析,探讨了角钢厚度、加劲肋厚度及其形状尺寸、角钢规格以及高强螺栓预紧力对节点性能的影响,得出了一些有价值的结论。     

螺栓端板连接节点加固后承载性能有限元分析

已有试验表明,螺栓端板连接梁柱节点具有良好的受力性能,但节点刚度较小,循环荷载作用下破坏模式以螺栓拉断为主。当建成的结构由于各种因素螺栓端板节点承载性能不能满足要求时,需要进行加固以提高节点刚度和承载力。改：善其抗震性能,本文提出了在柱腹板加斜向加劲肋,并对端板进行焊接的加固方案。有限元分析表明加固后节点的刚度、延性和承载力都得到提高。静力加载时,荷载一位移曲线在达到峰值后出现平缓的下降段;循环加载时,节点破坏模式是梁翼缘发生局部屈曲形成塑性较,滞回曲线饱满。由于使用了焊缝,节点有可能发生脆性破坏,加固中应尽量使用较小尺寸的焊缝,施工中也应保证焊缝的质量,减小残余应力。     

方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点性能研究

研究了在循环荷载作用下,一种新型的方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点的破坏模式,以及构件对节点性能的影响.建立了节点的三维非线性有限元模型,以全尺寸梁柱连接节点拟静力试验数据进行了验证.通过参数分析,探讨了柱壁厚度、梁翼缘厚度和腹板削弱程度对新型节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能等性能指标的影响.结果 表明:循环荷载...     

螺栓装配多高层钢结构梁柱连接抗震性能研究

对三个不同参数螺栓连接的多高层钢结构装配节点的抗震性能进行试验和有限元分析,获得以梁端荷载-位移表征的滞回曲线、骨架曲线、延性性能、转动能力、刚度退化曲线等,分析了法兰螺栓和盖板螺栓对试件受力性能的影响。试验和有限元分析结果表明：通过调整盖板螺栓数量和规格,可以实现梁柱刚性连接和变刚度连接,变刚度连接时,可实现多遇地震作用下不滑移,设防地震和罕遇地震作用下利用盖板与梁翼缘相对滑移耗散地震能量;通过分析螺栓接触面的滑移,认为盖板与梁翼缘滑移构造提高了梁端的变形能力,延性以及耗能能力,实现了摩擦耗能,可以用于抗震设防区结构中。     

方钢管柱-H型梁柱外传力式节点抗震性能参数分析

在静力试验与有限元分析的基础上,采用ANSYS软件,针对方钢管柱-H型梁柱外传力式节点考虑传力板宽度的不同,建立了5个有限元模型,对比分析了节点的塑性转动能力、承载力、延性、应力分布等抗震性能。分析结果表明:对方钢管柱施加0.4倍屈服压力的恒定轴向压力,对梁端施加同步往复荷载,当传力板宽度取梁翼缘宽度的0.75~1.25倍时,柱外传力式节点具有较好的抗震性能,为节点传力板宽度的抗震设计提供了依据。     

T形钢连接梁柱半刚性节点滞回性能试验研究及数值分析

为研究T形钢连接梁柱半刚性节点的滞回性能,对6个T形钢连接梁柱半刚性节点试件进行拟静力试验。分析梁高、螺栓直径、T形连接件尺寸、螺栓个数以及柱截面面积等参数对节点的受力过程、破坏模式、滞回性能、延性性能的影响。利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行分析,将分析结果和试验结果进行对比并分析了误差产生的原因。研究结果表明:T形钢连接梁柱节点变形性能良好,节点的极限转角均超过0.03 rad,是典型的半刚性连接节点;节点延性性能良好,各节点位移延性系数均大于3;各试件的滞回曲线在加载后期呈Z形,节点耗能系数较小(与端板连接半刚性节点相比);T形连接件尺寸和连接柱及T形件的螺栓个数是影响节点初始刚度、承载力和变形能力的主要因素,梁高对节点性能的影响次之;有限元分析结果与试验结果基本吻合;采用考虑材料循环塑性特征的有限元分析模型可以很好地预测节点在循环荷载作用下的受力性能。     

一种新型梁柱装配式刚性节点滞回性能研究

新型梁柱装配式节点通过在悬臂梁与框架梁的上、下翼缘交互处布置拼接板,并预先在钢结构加工厂里通过焊缝完成两侧拼接板与梁的连接,在现场通过螺栓进行固定的一种节点形式。利用有限元软件ABAQUS,考虑材料、几何和接触状态3种非线性对该新型节点进行低周循环加载模拟。设计了4组16个试件,研究螺栓数目、盖板宽度及厚度、悬臂梁段长度等参数对节点滞回性能的影响。研究结果表明,由等强设计法设计的基本试件延性和耗能能力较好,螺栓数量、盖板宽度及厚度、悬臂梁段长度对节点的承载力和延性均有一定影响;根据有限元分析结果,对该新型节点的设计给出了建议:使盖板的横截面积大于梁翼缘横截面积,其比值宜控制在1.05~1.30之间,悬臂梁段长度宜取1.7~2.0倍梁高。     

刚性柱外传力式梁柱节点数值分析

针对传统刚性梁柱节点进行加固,建立刚性梁柱外传力式节点三维有限元模型,分析该类节点在静力荷载下的位移变化和应力分布情况及破坏形式。对有无传力板节点进行了比较分析,同时也分析了刚性柱外传力式梁柱节点在不同柱轴力、传力板厚度、传力板宽度时的极限承载力,得到该类节点极限承载力变化规律。研究表明:主要应力分布不再集中在梁柱连接处,主要的应力转移到了传力板上和传力板连接处的梁翼缘上,并且梁柱连接处应力较小。在同样的梁端荷载作用下,刚性梁柱外传力式节点的钢柱管壁并未发生变形。由此可以看出,增加传力板使得节点域应力得到了改善,实现了柱外传力。另外,刚性梁柱外传力式节点的极限承载力明显高于传统刚性梁柱节点。计算结果发现传力板的厚度(宽度)以与梁翼缘厚度(宽度)相等为宜,传力板厚度(宽度)过小,传力不明显,节点承载力低,易破坏。当传力板厚度(宽度)大于梁翼缘厚度(宽度)时,传力板的加固效果并不明显。本文研究为今后节点的加固工程应用提供参考依据。     

T型钢连接的钢框架梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能分析

采用ANSYS有限元软件对T型钢梁柱节点进行三维实体建模,并在此基础上利用非线性有限元方法研究不同节点在低周往复荷载作用下的滞回性能。结果表明：T型钢连接节点的滞回曲线稳定饱满,具有较为理想的抗震性能。T型钢翼缘厚度、是否设置加劲肋和螺栓竖向排列方式对节点抗震性能影响较大;柱腹板厚度、梁翼缘和腹板厚度对抗震性能影响较小,T型钢梁柱节点属于半刚性节点。     

模块化装配式多高层钢结构全螺栓连接节点静力及抗震性能试验研究

为研究模块化装配式多高层钢结构的全螺栓梁柱连接节点的受力性能,采用GB 50017-2003《钢结构设计规范》中的设计方法,设计了4个该类型节点,对其进行了静力、滞回性能试验和有限元分析,获得了节点的静力性能和滞回性能、骨架曲线、延性性能、转动能力、刚度退化等。结果表明：焊缝质量、板件厚度、螺栓布置等因素对节点破坏模式和各项力学性能影响较大,在弦杆与柱座间的焊缝不过早断裂以及盖板与弦杆接触面不滑移的条件下,该类节点转动刚度较大,节点的承载能力高,延性、耗能能力、塑性转动能力较好。减小桁架梁弦杆和腹杆厚度会显著降低节点承载能力,但对节点的延性性能和耗能能力影响不大。     

双面连接的Z型全螺栓梁柱连接节点的抗震性能试验研究及有限元分析

为减小地震对梁柱节点的破坏并保证稳定的连接性能,提出一种双面连接的Z型全螺栓梁柱连接节点,并以刚性连接的设计理念设计了两组试件.对新型节点和传统节点试件进行了拟静力试验研究以及有限元对比分析,获得了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力以及刚度退化等抗震性能.结果表明:双面连接的Z型全螺栓梁柱连接节点的...     

负载下钢框架梁柱节点盖板法加固承载性能的有限元分析

为了研究钢框架梁柱节点通过梁翼缘焊接盖板加固后的受力性能,为新编国标《钢结构加固设计规范》提供依据,建立4个梁柱节点模型,采用循环加载方式,利用ABAQUS有限元软件研究节点在不同初始负载等级下的抗震性能,重点分析节点的破坏形式、极限承载力、滞回特性、延性和耗能能力、刚度退化现象,并与加固前对比。结果发现:盖板法加固钢框架梁柱节点能够有效地提高节点的极限承载力和延性,并成功地将梁端塑性铰外移至距盖板末端约1/4梁高位置处,避免了梁柱节点焊缝位置处的破坏,实现了盖板法加固钢框架梁柱节点的效果。     

新型L形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

为改善节点域的受力性能,且易于实现装配化,文中提出了一种新型L形钢管混凝土柱-钢梁连接节点。将梁柱节点核心区管壁进行局部加厚,节点与钢梁之间采用Z字形悬臂梁进行全螺栓连接,无工地焊缝。通过改变节点区域的管壁厚度和是否设置拉结板设计了4个不同的新型节点,以及1个外环板节点模型,利用ABAQUS有限元软件对其进行低周往复荷载作用下的拟静力分析,得出各节点的滞回曲线、割线刚度、破坏特征、延性和耗能等指标,结果表明通过增加节点区管壁厚度和设置交错的拉结板,可以提高钢管的刚度与节点的承载力,改善节点域的受力情况;新型节点的力学及抗震性能均优于外环板节点,且符合建筑结构的抗震要求。