冷弯C型钢节点抗震性能的研究与分析

对冷弯C型钢框架节点的抗震性能进行试验研究与分析.为研究节点板厚度和螺栓间距两因素对节点抗震性能的影响,设计4个不同节点板厚度及螺栓间距的T形梁柱节点试件.试件具体构造为:梁柱均采用双肢冷弯C型钢,梁柱之间以热轧钢板内插作为节点板,梁柱均在腹板处用4个高强螺栓与节点板连接.通过加载试验,发现4个试件都为冷弯型钢的受弯承载力破坏,并得到节点在循环荷载作用下的M-ψ和P-△滞回曲线,对节点的破坏机理、承载力退化、刚度退化.延性及耗能性能进行相应的探索性分析.试验结果表明:该种构造的节点具有抗弯承载力高、承载力退化稳定、如初始刚度大则刚度退化严重、耗能性能好、延性差的特点.     

双肢冷弯C型钢支撑框架抗震性能试验研究

双肢冷弯薄壁C型钢框架是一种新型的钢框架结构。对两榀3层单跨双肢冷弯薄壁C型钢框架进行拟静力试验,以是否设置交叉支撑作为设计参数,研究支撑对该类钢框架抗震性能的影响。通过对两榀框架结构的试验破坏现象、滞回曲线和骨架曲线的分析,得到了两榀框架结构的破坏模式和各项抗震性能指标,总结了交叉支撑对框架传力机制及抗震性能的影响。结果表明,该类钢框架结构的破坏模式符合"强柱弱梁"的抗震设计要求,具有良好的延性和耗能能力,承载力退化稳定;增设交叉支撑后,框架结构的承载力和刚度明显提高,框架侧移明显减小,但延性和耗能能力有所降低;通过对支撑及框架的受力分析结合试验结论提出该类框架结构支撑的设计建议。     

再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构抗震性能试验研究

通过对4榀1/2.5比例单层单跨再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构的抗震性能试验,研究了填充墙砌块强度、轴压比以及墙体拉筋间距等对该结构抗震性能的影响。分析了试件的破坏形态、滞回曲线及骨架曲线、承载力、层间位移角、位移延性、耗能能力以及刚度退化。结果表明：再生混凝土空心砌块填充墙-型钢再生混凝土框架结构中墙体部分先于框架部分破坏,且框架的破坏机制符合“梁铰机制”,滞回曲线较为饱满,耗能能力良好,具有较强的抗倒塌能力;随着填充墙砌块强度的降低,结构承载力下降,位移延性系数增大,初始刚度减小且刚度退化速率降低,结构破坏时层间位移角和等效黏滞阻尼系数增大;增大轴压比使结构承载力提高,位移延性系数下降,初始刚度明显提高且刚度退化速率上升,结构破坏时层间位移角以及等效黏滞阻尼系数均略有降低;减小墙体拉筋间距使结构承载力及位移延性有所提高,初始刚度增加,但刚度退化速率基本不变,结构破坏时层间位移角及等效黏滞阻尼系数均增大。     

屈曲约束支撑与钢框架节点板连接的抗震性能#br# 试验与分析研究

屈曲约束支撑作为耗能减震构件,其与钢框架连接形成屈曲约束支撑钢框架结构体系。然而目前对于屈曲约束支撑与节点板不同连接形式的抗震性能和破坏模式尚缺乏研究。为了获悉不同连接形式对屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能和破坏机理的影响,进行5榀屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的水平低周往复荷载试验,观察试验现象和破坏特征,考察屈曲约束支撑与节点板两端采用销轴连接、螺栓连接、焊接连接和混合连接对钢结构抗震性能的影响,研究屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,探讨屈曲约束支撑与钢框架节点板转动变形和关键部位的应变规律,分析结构的破坏模式和各构件屈服顺序。结果表明：屈曲约束支撑的芯板先于梁、柱和节点板屈服,试件滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能和延性。文章研究成果以期为屈曲约束支撑钢框架结构设计和应用提供科学依据。     

双肢冷弯薄壁型钢框架抗震性能分析

冷弯薄壁型钢住宅结构在国内已经成为研究和应用的热点。针对双肢冷弯薄壁C形钢加垫板连接的新型截面,将其应用于低层住宅框架结构,通过拟静力试验和有限元模拟相结合的方法,对3个单层单跨框架进行低周循环荷载作用下的抗震性能对比研究,考虑柱轴压比和梁柱节点连接螺栓间距这两个参数,深入研究了框架的破坏形式以及表征结构抗震性能的各项指标,包括承载力退化、刚度退化、延性及耗能性能。研究结果表明:各框架最终均因发生平面内整体失稳而破坏,且伴有梁端板件及柱脚腹板的局部失稳。螺栓间距对承载力退化的影响程度较大,而轴压比则主要是影响结构的刚度退化性能,各框架较一般混凝土结构及轻型门式刚架结构均表现出较好的延性与耗能性能。研究结论对这一截面形式的应用发展具有一定的实际意义。     

带约束拉杆钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究带约束拉杆钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,制作10个钢板之间采用八螺母螺栓连接的钢板-混凝土组合剪力墙试件并对其进行拟静力试验,研究试件的破坏模式、变形能力及耗能能力,得到试件的滞回曲线、承载力、骨架曲线、刚度退化曲线、位移延性系数以及累计耗能曲线等,分析高宽比、约束拉杆间距、钢板厚度、核心混凝土厚度、轴压比及边缘增设型钢对试件抗震性能的影响。结果表明：钢板之间采用八螺母螺栓连接可行,带约束拉杆钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能较好,随高宽比降低、约束拉杆间距减小、钢板厚度增大、核心混凝土增厚及边缘增设型钢,其抗震性能增强;端部增设型钢可显著提高试件承载力;减小约束拉杆间距可显著提高试件的延性。     

带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙抗震性能试验研究

为了研究带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙结构的抗震性能,对1个1∶4缩尺的5层带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙试件进行了恒定轴压力下的水平低周往复加载试验,分析试件在循环荷载作用下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等,得到结构的受力特征和破坏机理。研究结果表明:剪力墙墙肢以弯曲破坏为主,钢连梁以剪切破坏为主;滞回曲线无明显的捏缩效应;试件的承载力略高于理论承载力;平均延性系数为2.39,破坏时的位移角介于1.88%～1.94%之间;结构体系通过钢连梁的剪切变形和墙肢底部的塑性铰变形来耗散能量,能够明显改善带螺栓连接的组合钢板联肢剪力墙的抗震性能,实现了连梁-墙肢双重设防机制。     

不同连梁节点构造的联肢钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究不同连梁节点构造时联肢钢板剪力墙结构的抗震性能,制作了3个缩尺比例为1∶3的联肢钢板剪力墙试件。试件中连梁与柱的连接分别采用隔板贯通式焊接节点、穿芯螺栓节点和悬臂梁段-端板节点,竖向边缘构件采用方钢管混凝土柱。对3个试件进行了拟静力试验,得到了联肢钢板剪力墙的滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移等指标,分析了结构的延性、耗能能力、承载力及刚度退化等性能。结果表明,各试件位移延性系数均大于5.37,等效黏滞阻尼系数均大于0.211,刚度和承载力退化稳定,承载力退化系数均大于0.91。连梁节点的差异导致各试件的屈服顺序均不相同,采用穿芯螺栓连梁节点的试件,连梁先发生剪切屈服,耗能能力最优;采用悬臂梁段-端板连梁节点的试件,连梁与剪力墙板几乎同时屈服,耗能能力次之;采用焊接连梁节点的试件,连梁因节点焊缝断裂而破坏,试件初始刚度较高,承载力与耗能能力低于其他试件。总体上,各试件的剪力墙板与连梁均发生了较严重的破坏,实现了多道抗震设防的设计目标。     

双槽钢缀板柱绕虚轴的滞回性能试验研究

为研究双槽钢缀板柱绕虚轴的抗震性能,对6个双槽钢缀板柱足尺试件进行水平往复荷载试验研究,分析了单肢长细比、缀板线刚度、轴压比、加劲肋设置等因素对试件的承载力、破坏模式、耗能能力、变形能力及延性的影响。试验结果表明：按GB 50017—2017《钢结构设计标准》设计的双槽钢缀板柱在绕虚轴往复荷载作用下不能达到设计塑性受弯承载力,减小单肢长细比,可显著提高构件塑性抗弯承载力及初始刚度,当单肢长细比为20时,构件绕虚轴受弯承载力可达到规范相关要求;在满足规范要求的情况下,缀板及其连接焊缝未发生破坏,但提高缀板线刚度对构件绕虚轴的抗震性能影响较小;轴压比对构件抗震性能影响显著,随着轴压比增大,构件抗震性能降低;在构件塑性铰区设置加劲肋,可有效防止该区域板件的局部屈曲,提高构件的承载力、延性及耗能能力,缓解承载力及刚度退化,但塑性铰区转移至第二与第三块缀板间,试件破坏模式为单肢失稳。     

双槽钢缀板柱绕虚轴的滞回性能试验研究

为研究双槽钢缀板柱绕虚轴的抗震性能,对6个双槽钢缀板柱足尺试件进行水平往复荷载试验研究,分析了单肢长细比、缀板线刚度、轴压比、加劲肋设置等因素对试件的承载力、破坏模式、耗能能力、变形能力及延性的影响。试验结果表明:按GB 50017—2017《钢结构设计标准》设计的双槽钢缀板柱在绕虚轴往复荷载作用下不能达到设计塑性受弯承载力,减小单肢长细比,可显著提高构件塑性抗弯承载力及初始刚度,当单肢长细比为20时,构件绕虚轴受弯承载力可达到规范相关要求;在满足规范要求的情况下,缀板及其连接焊缝未发生破坏,但提高缀板线刚度对构件绕虚轴的抗震性能影响较小;轴压比对构件抗震性能影响显著,随着轴压比增大,构件抗震性能降低;在构件塑性铰区设置加劲肋,可有效防止该区域板件的局部屈曲,提高构件的承载力、延性及耗能能力,缓解承载力及刚度退化,但塑性铰区转移至第二与第三块缀板间,试件破坏模式为单肢失稳。     

基于螺栓连接的新型钢筋混凝土框架装配式节点抗震性能研究

基于拟静力试验,研究基于螺栓连接的新型钢筋混凝土(RC)框架装配式节点的抗震性能,并与装配整体式混凝土结构框架节点进行对比,分析破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移和延性、刚度与承载力退化及耗能等指标,以及轴压比对新型节点抗震性能的影响。研究表明:新型节点相对于装配整体式节点,承载力降低19%,延性降低16. 7%,承载力与刚度退化加快,但具有更好的耗能能力;新型节点的破坏形式均为梁端受弯破坏;当轴压比小于0. 4时,增大轴压比可提高新型节点的初始刚度与承载力,但会降低延性及耗能能力,并加快刚度和承载力退化。     

联肢弯剪型钢板剪力墙抗震性能试验研究

联肢钢板剪力墙结构是将2片钢板剪力墙通过钢连梁连接形成的抗侧力结构。通过对1榀1/3缩尺的4层联肢弯剪型钢板剪力墙试件进行低周往复加载试验,从滞回曲线、骨架曲线、延性、承载力及刚度退化、耗能能力等方面研究了该结构体系的抗震性能,并且对试件的屈服顺序和变形模式进行了分析。结果表明：联肢钢板剪力墙试件的延性系数达到5.03,承载力退化系数均大于0.96,承载力和刚度退化稳定,等效黏滞阻尼系数达到0.25以上,表明联肢弯剪型钢板剪力墙具有优越的抗震性能。加载过程中,连梁先于墙板发生屈服,墙板先屈曲后屈服,此后柱脚和横梁相继屈服。连梁的引入改变了结构的屈服机制,提高了整体的延性和耗能能力,能够组成多道抗震防线,且试件整体最终也体现出合理的破坏机制。整体侧移曲线呈弯剪变形模式。该试验研究更加贴合实际工程中联肢钢板剪力墙结构的应用情况,为联肢钢板剪力墙结构的进一步研究和应用提供了试验基础。     

双肢冷弯C型钢门式刚架节点抗震性能研究

针对双肢冷弯C型钢门式刚架梁柱节点建立ANSYS有限元模型,并进行循环加载计算,提取了节点的应力云图、M-θ滞回曲线和骨架曲线等;考察了该类节点的破坏形态、极限承载力、初始刚度、刚度退化、延性和耗能等方面的性能,探讨了多种因素对节点抗震性能的影响,并对此类节点的抗震性能做出评价,给出设计建议。研究发现:该类节点的破坏形态有节点板弯扭屈曲和梁C型钢弯曲屈曲两种;节点板厚度、螺栓间距、C型钢厚度、腹板高度和屋面坡度的增大可以不同程度地提高节点的承载力和初始刚度,而螺栓直径和翼缘宽度对其影响很小;发生梁C型钢弯曲屈曲的节点较发生节点板弯扭屈曲的节点延性和耗能性能好,符合抗震设计要求。     

三肢圆钢管格构柱抗震性能试验研究

为了研究三肢圆钢管格构柱的抗震性能,进行了两个试件在低周反复荷载作用下力学性能的试验研究,考察了肢件钢管壁厚度对低周反复荷载作用下三肢圆钢管格构柱破坏形态、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、刚度退化、耗能能力和延性的影响。结果表明,试件肢件的钢管壁越厚,其水平承载力、初始刚度、累积耗能和位移延性系数越大,同时刚度退化越慢。最后,通过《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)计算得到的三肢圆钢管格构压弯构件承载力与试验结果的比较,探讨了反复荷载作用下三肢圆钢管格构柱承载力的计算方法。研究成果可为有关工程实践提供参考。     

十字形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能

为研究十字形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能,对5个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周反复加载试验。研究了滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能性能等抗震性能,对比分析了轴压比和配钢形式对抗震性能的影响。结果表明,轴压比较大的试件具有更高的承载能力,但延性降低、刚度退化速率加快;与普通钢筋混凝土异形柱相比,在异形柱内配置型钢可改善滞回性能、增强刚度、延性性能、承载能力和耗能性能,减轻破坏程度,从而提高抗震性能。配钢形式为T形钢加方钢管的试件除刚度退化外,其他性能均优于实腹型配钢试件。     

钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

采用1∶2缩尺模型,设计了6个T形短肢剪力墙试件和6个L形短肢剪力墙试件,以及2个T形普通剪力墙试件。通过低周反复加载试验,研究钢筋混凝土短肢剪力墙构件的抗震性能,并与普通剪力墙进行对比。观测了短肢剪力墙受力-变形-损伤-裂缝-屈服-破坏的全过程;分析了短肢剪力墙的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、位移延性及截面变形规律等。研究表明：T形和L形短肢剪力墙试件在水平荷载作用下,强度和刚度退化曲线呈明显的非对称特点;在开裂之后刚度退化较快;在退化过程中刚度退化速度减缓不明显,后期的刚度退化也不趋于稳定; 大偏心破坏范围内,增大轴压比可以提高试件的承载力;延性并不随轴压比一致变化,控制轴压比试件延性才能发挥到最好,减小剪跨比可增大试件延性;翼缘侧受压时的顶点位移比腹板侧受压时的要小;剪力滞后现象比较显著;破坏的主要形式为弯剪破坏;截面积相同时,T形截面比L形截面短肢剪力墙试件的承载力大,抗震性能优良;高厚比为6.5的T形短肢剪力墙试件相比其它高厚比的短肢剪力墙试件综合性能更佳。     

带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

提出一种带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙,通过对6个剪跨比为2.0、轴压比为0.6的此类剪力墙试件的低周往复加载试验,研究试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力退化、刚度退化、位移延性系数和耗能等抗震性能。结果表明：带约束拉杆双层钢板内填混凝土组合剪力墙抗震性能良好,6个试件的屈服位移角平均值为1/147,极限位移角平均值为1/48,位移延性系数平均值为3.57;减小约束拉杆间距和采用梅花式布置约束拉杆的方式,能更好地对钢板和混凝土提供约束,延缓钢板局部屈曲,增大混凝土的极限变形能力,提高剪力墙承载力、延性和耗能能力,减缓承载力退化和刚度退化,改善剪力墙抗震性能。     

钢骨超高强混凝土柱-钢骨普通混凝土梁组合框架抗震性能试验研究

为研究钢骨超高强混凝土柱-钢骨普通混凝土梁组合框架的抗震性能,按1/4缩尺比例制作了两个两跨三层框架模型试件,其中一个为钢骨普通强度混凝土框架模型对比试件。通过低周反复荷载试验,研究了两个框架模型试件的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、水平承载力、位移延性、耗能能力、承载力退化和刚度退化等抗震性能,并进行了对比分析。试验结果表明:在试验轴压比为0.38时,二者均能实现梁铰破坏机制,荷载-位移滞回曲线均较饱满,两框架的整体及各层间位移延性系数均大于3.0,具有良好的延性;在承载能力、位移延性、耗能能力、承载力退化和刚度退化等方面,组合框架优于钢骨普通强度混凝土框架,表明在超高强混凝土中通过合理地配置钢骨和高强箍筋,既能充分发挥其高强抗压性能,提高承载能力,又能改善其脆性,增强构件延性,从而提高框架结构体系的抗震性能。     

多腔矩形钢管-混凝土异形柱框支结构抗震性能有限元分析

本文提出了一种多腔矩形钢管混凝土异形柱-H型钢梁-H型钢支撑框架支撑结构,研究该种框支结构体系的抗震性能。基于ABAQUS建立了9组框支结构的有限元模型,通过对已有试验中的两层两跨框架模型进行模拟分析,验证了有限元结果的正确性与合理性,进而对新提出的钢管-混凝土异形柱框支结构的受力性能进行了数值模拟分析。通过改变模型的轴压比、异形柱钢管与混凝土强度、不同的支撑设置形式,得出各组结构体系模型的滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线等,并分别对其进行延性与耗能分析。模拟分析结果表明:较高的轴压比有利于正向承载力、延性及耗能性能的增加,但负向承载力及刚度降低;更高的混凝土强度对延性及耗能影响不明显,但承载力增大;当提高钢材强度时,延性及耗能能力略有降低,正向承载力差异不大,但负向承载力体现出较大差异;双X支撑形式较双人形支撑及人-V形支撑具有更优的抗震性能指标。该种异形柱框支结构体系具有良好的抗震性能,可以应用于工程实际中。     

冷弯薄壁双肢C型钢十字形节点抗震性能

冷弯薄壁双肢C型钢背靠背加垫板是一种新的组合截面形式,对该截面形式的十字形节点进行有限元数值模拟,分析节点板厚度、C型钢梁厚度和高度、螺栓间距等参数对节点的滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化的影响,发现C型钢梁截面高度、厚度以及节点板厚度的变化对双肢C型钢十字形节点的抗震性能影响较大。C型钢梁厚度增加,节点的抗震性能会有明显的提高。C型钢梁截面高度变大,节点的承载能力和初始刚度会提高,但延性和耗能能力会减弱。节点板厚度大于12mm时,该类节点的受力性能几乎不变化,但初始刚度会增加;节点板厚度小于10mm时,节点域的协同受力和变形能力较强,但初始刚度和承载能力较弱。分析表明:该类节点具有较高的承载能力,属于典型的半刚性节点。