钢网格盒式结构空腹桁架与柱弱轴相交节点抗震性能试验研究

为了研究钢网格盒式结构体系空腹桁架与柱弱轴相交节点的抗震性能,设计制作了2个边柱纯钢节点和1个带混凝土板的边柱组合节点,进行低周反复荷载试验,比较和分析节点的试验现象、破坏模式、承载力、滞回曲线、延性和耗能性能等指标,并利用ABAQUS进行详细计算和对比分析,并在此基础上对采用不同构造措施的节点试件进行有限元模拟分析。结果表明:钢网格盒式结构体系空腹桁架与柱弱轴相交的纯钢节点和组合节点具有良好的抗震性能,上、下弦间加劲肋有助于提高节点的延性和耗能能力,相对于方形加劲肋,圆弧形加劲肋节点的承载力和延性更加优越,组合节点由于混凝土层的抗压和钢筋的抗拉作用,其承载力和耗能性能均有一定程度的提高。     

国家体育场桁架柱内柱多腹杆焊接节点性能研究

对国家体育场钢结构桁架柱的节点进行了比例为1∶5的缩尺模型试验研究和有限元分析。该节点为主桁架梁与桁架柱的连接节点,由1根菱形内柱与11根箱形截面腹杆形成的复杂空间管节点,并且节点内布置了许多加劲肋。论文介绍了节点的试验方法,描述了整个加载过程中节点行为和最后的破坏模式。从节点受力性质、构造、几何尺寸等角度,讨论了节点的破坏机理。研究表明节点的薄弱环节出现在受压腹杆,发生局部屈曲。弦杆内设置加劲肋是防止弦杆板件塑性破坏和局部屈曲的有效构造措施。论文提出了实际结构中该节点设计和制作时应采取的措施。     

箱型柱与型钢梁连接节点性能研究

本文阐述了箱型柱-工字钢粱节点的工作性能,采用有限元方法分别对节点处采用梁加盖板的方法加强及加T型外部加劲肋的方法进行分析,并对这两种节点的性能进行探宄。     

高铁虹桥站钢桁架-钢管混凝土柱节点性能试验研究

最近建设完成的京沪高速铁路上海虹桥站结构中,有一种钢桁架-钢管混凝土柱焊缝连接的新型节点,该节点构造和受力性能极其复杂。本文对该节点进行了1∶4缩尺模型承载力试验研究,介绍了如何实施对该复杂节点加载的试验方法,讨论了节点的受力性能、薄弱环节和破坏模式。试验表明该节点构造设计有效,具有足够的承载力,可达到设计荷载的3倍,并具有良好的塑性变形能力。但是,节点也显示出薄弱坏节,表现为在钢桁架受拉斜腹杆翼缘与节点环板竖向加劲肋的焊接部位出现开裂现象。建议适当增大受拉斜腹杆端部的翼缘弯折曲率半径,平缓腹杆向竖向加劲肋的传力,可使节点性能得到进一步完善。     

空腹钢管桁架内加劲节点抗弯性能试验研究

上海市某工程中采用了内设加劲肋的箱形截面弦杆与方钢管腹杆直接焊接形成的空腹桁架节点.为考察此类节点在平面内弯矩作用下的静力承载性能,分别进行了腹杆根部有无纵肋的2个对比试件的模型试验和有限元分析.试验结果表明,该类型节点的破坏模式为腹杆根部受拉侧翼缘与弦杆连接焊缝开裂、节点域剪切变形、腹杆受压翼缘局部屈曲等形式;增设纵肋可以阻止腹杆根部受压翼缘局部屈曲的发生,并使节点域腹杆翼缘上沿杆轴方向的应力分布更均匀,但是该措施降低了节点的变形c能力.与无加劲节点承载力公式值比较结果表明,该类节点的承载力有显著提高.     

平面钢管桁架管内加劲相贯节点有限元分析和试验研究

焊接钢管桁架有时需要在节点区设置加劲肋。对焊接钢管内加劲相贯节点进行有限元分析 ,探讨了管内加劲节点的传力路径 ,通过缩尺模型试验验证了有限元分析结果。针对节点区应力集中 ,提出有效缓解应力集中的构造措施。有限元分析表明 ,管内加劲节点中的加劲肋是重要的受力部件 ,为该节点的设计提供了理论依据。     

钢网格盒式结构空腹桁架与柱相交节点抗震性能试验研究

为了研究装配整体式钢网格盒式结构体系空腹桁架与柱相交节点的抗震性能,设计制作了5种不同构造参数的钢网格盒式结构空腹桁架与H型钢柱强轴相交节点试件,进行了低周反复荷载试验,分析和研究了节点的破坏过程、承载能力、滞回曲线、骨架曲线、延性和耗能性能等指标。试验结果表明:在桁架与柱连接空腹处设置连续槽形焊缝和加劲板的构造措施可使塑性铰外移,避免了桁架根部焊缝的脆性破坏;对于焊有加劲板的试件,不同加劲板尺寸对试件的抗震性能有一定程度的影响。焊有加劲板试件在应力集中部位易形成裂缝,而利用连续槽形焊缝替代加劲板补强节点则可以缓解试件应力集中;这两种构造形式均由于腹板受压而出现一定程度的腹板局部屈曲现象。为盒式结构节点的实际应用提供了一定的理论支持。     

变电站高架柱与人字柱连接节点受力性能有限元研究

对变电站中高架柱与人字柱连接节点的受力性能进行了有限元研究。在对有限元分析结果验证后,通过改变节点处各类加劲板件的参数,对大量模型进行了非线性有限元分析,分析结果表明:高架柱与人字柱连接节点处加劲板及顶板厚度对节点性能影响很小;主要受力加劲板是否插入人字柱对节点性能影响很小,设计该节点时,可仅从人字柱局部变形要求考虑是否需要将主要受力加劲板插入人字柱。分析计算过程及结果可供实际工程参考。     

新型方钢管混凝土柱-钢梁节点分析

通过建立新型方钢管混凝土柱—钢梁节点的三维非线性有限元计算模型，分析了四种不同的外部加劲式节点的受力性能，比较了新型节点的有限元分析结果和试验结果，其有限元计算值和试验值吻合得较好。     

国家体育场桁架柱外柱节点设计研究

国家体育场桁架柱外柱节点的几何关系复杂,存在T型、K型及KT型等多种腹杆形式,腹杆侧壁与外柱壁板斜交,还存在与立面次结构相交的情况。焊接薄壁箱形构件相贯节点的刚度差,承载力低。本文通过在外柱内设置横向加劲肋与局部纵肋等构造做法,可以有效提高节点刚度与承载力。对于有次结构的外柱节点,次结构的上、下壁板不能全部贯通,在保证腹杆与外柱传力可靠的前提下,在外柱节点区设置传力三角区。对于K型腹杆节点,翼缘较厚的腹杆贯通;对于KT型腹杆节点,中间腹杆贯通。通过合理设计拼接焊缝位置、采用整板切割等方式,可以有效减少焊缝数量,避免焊缝重叠。采用有限元法分析外柱节点的受力形态,并根据“最大平均应力”的原则确定节点域板件的厚度,实现“强节点”的设计理念,保证节点的可靠性与经济性。     

国家体育场焊接方管桁架双弦杆KK型节点试验研究

正在建设的国家体育场两两斜交的主桁架构成了许多双弦杆焊接方管KK型节点,该节点连接焊缝密集,构造极其复杂。本文对这种在管结构中较为独特的节点进行了1∶4的缩尺模型承载力试验研究,详细介绍了节点的试验方法和结果,讨论了节点的受力性能、破坏模式以及节点内部加劲肋的作用。研究表明该节点的构造措施较完善可靠,节点具有较高的承载力。节点的薄弱部位处在受压腹杆端部,发生局部屈曲。弦杆内部纵横向加劲肋的设置有效地增强了节点强度和刚度。腹杆端部的局部放大改善了腹杆向弦杆的传力,降低了应力集中。     

钢纤维增强异形柱框架节点受力性能试验研究

为了解决异形柱框架节点的薄弱问题,对核心区应用钢纤维增强的异形柱框架中节点与同条件下未用钢纤维增强的异形柱框架中节点进行拟静力试验研究,对比分析异形柱框架中节点试件的破坏特征、中节点核心区的箍筋应变、混凝土应变及异形柱框架中节点的受剪性能,研究钢纤维增强的异形柱框架节点薄弱部位受力性能。研究结果表明:应用钢纤维增强的异形柱框架中节点试件的破坏特征得到改善;在异形柱框架节点核心区掺入钢纤维可以降低加载初期中节点核心区的箍筋应变,中节点腹板在平行于剪力方向的箍筋应变大于腹板垂直剪力方向的箍筋应变及翼缘处的箍筋应变;在中节点核心区掺入钢纤维可提高腹板混凝土的主拉应变和异形柱节点受剪承载力。     

Thin‐walled steel trussed rafters

The Danish Building Research Institute has helped to develop a trussed rafter from thin‐walled steel members with bolted joints, with particular application to the construction of simpler and cheaper glasshouses for commercial horticulture. The project concentrated on a rafter with a 20‐metre span able to carry installation loads, but extended also to the design of thin‐walled columns, purlins and rails. A patented joint enables a single bolt to connect two web members and the top or bottom chord.     

国家体育场焊接方管桁架单K节点试验研究

为考察构造复杂的国家体育场焊接方管桁架单K节点的受力性能和承载力,进行了两个典型节点的1∶3缩尺比例的模型试验和有限元分析。试验结果表明,节点强于杆件,节点的极限承载力都能达到设计荷载水平的2倍以上,且节点区范围内的板件未观察到局部失稳或断裂现象。有限元分析能较好地模拟试验现象。试验结果和有限元分析结果证明,节点区的板件局部加厚和内置加劲肋等加强措施是有效的。     

复杂空间桁架节点抗震性能试验研究及有限元分析

桁架转换层被广泛应用于高层建筑中,以实现结构形式的垂直转换,多榀桁架交界处的节点,其受力性能对整个桁架的安全性影响较大。结合工程实例,对上海市长宁来福士广场东部裙房桁架转换层中的两处复杂节点进行1∶4缩尺模型试验和有限元分析,研究了节点的承载力、应变发展、受力性能和破坏模式。试验结果和有限元分析表明：节点具有较高的承载力和良好的耗能能力,满足设计要求;节点腹杆板件端部的尺寸放大,改善了腹杆的轴向传力,降低了应力集中。节点的薄弱部位位于型钢混凝土柱与弦杆翼缘的交界处,节点发生破坏时,弦杆和腹杆基本没有进入屈服状态。     

Strain and stress concentration of completely overlapped tubular CHS joints under basic loadings

A completely overlapped tubular circular hollow section (CHS) joint specimen is tested under lap brace axial loading (AX), in-plane (IPB) and out-of-plane bending (OPB) to determine the strain concentration factor (SNCF) at the intersection of members for the verification of a finite element (FE) model. The experimental results showed that the strain distribution on the outer surface of members near the weld toe of the joint is fairly linear. The maximum SNCF of the joint occurs at the through brace saddle near the lap brace under AX and OPB and at the lap brace crown heel under IPB. The SNCF at the intersection of the chord and through brace for the joint under IPB and OPB is negligible. For the FE analysis, the comparison of SNCF between the test specimen and the 8-node thick shell FE model under AX, IPB and OPB load cases shows reasonably good agreement with average differences of 7.9%, 10.6% and 5.8% respectively. The comparison of stress concentration factor (SCF) revealed that the existing T/Y-joint equations are not suitable for predicting the SCF of completely overlapped tubular CHS joints. The SCF of completely overlapped tubular CHS joints can effectively be reduced by proper control of its geometrical properties.     

国家体育场桁架柱内柱节点设计研究

国家体育场钢结构桁架柱的内柱节点杆件数量多,几何关系复杂,是结构受力的关键部位。本文提出大尺寸焊接薄壁菱形截面内柱节点的几何构型方法,使菱形内柱与腹杆同宽,可以适用于任意角度腹杆相交的情况。在内柱节点域内设置横向加劲肋与局部竖向加劲肋,可以有效地增强节点的刚度,实现“强节点”的设计理念,确保节点构造的可靠性与经济性。通过合理设置拼接焊缝位置以及采用整板切割等方式,有效地控制焊缝的数量与位置。采用有限元法研究节点的受力形态,通过合理调整板件厚度,避免节点出现应力集中。     

不同焊接方式下圆钢管节点力学性能的试验比较

对两个不同焊接方式的空间KTT型圆管搭接节点进行了静力试验,一个节点是所有腹杆沿节点相贯线全周焊接,另一个节点是被搭接的腹杆沿相贯线的部分周长焊接.综合比较了两种节点在破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、Mises应力分布和节点承载力等方面的差异.研究结果显示不同的焊接方式没有引起节点承载力的显著差别,但引起节点破坏模式的不同.这初步表明对非直接承受动力荷载的圆管搭接节点,被搭接的腹杆可考虑采用部分周焊.