考虑柱体摇摆效应的半刚性榫卯柱架弹性抗侧刚度简化计算方法

为了准确描述半刚性榫卯柱架在水平荷载下的抗侧行为,提出能够综合考虑榫卯节点半刚性和柱体摇摆效应的弹性杆-弹簧单元的简化分析模型.分别采用直接刚度法和静力凝聚法计算得到柱架的整体刚度矩阵和抗侧刚度表达式,通过计算值和拟静力试验结果的对比,验证了模型的有效性.选取木材弹性模量、榫卯刚度、柱高及竖向荷载为研究对象进行拓展参数...     

钢-混凝土组合框架柱的稳定设计方法

针对钢-混凝土组合框架的特点,利用考虑滑移影响的组合梁等效刚度计算方法,考虑组合楼盖的组合效应、组合梁与柱的实际约束程度以及节点的半刚性连接特征等因素,推导出有侧移和无侧移半刚性组合框架柱组合梁的刚度修正系数,提出了有侧移及无侧移组合框架柱的稳定设计方法。算例分析结果表明,该设计方法有效地利用了组合效应和节点的延性,具有较好的经济效益。     

偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性研究

将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系,为探讨其动力特性和影响因素,进行了大型试验研究和有限元数值模态分析。结果表明：偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性与传统框架结构并不相同,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振周期延长,阻尼比增加,我国现行规范的相关规定不适用这种结构体系。最后依据研究结果,提供了偏心支撑半刚性连接钢框架的自振周期简化计算方法和阻尼比参考值。     

混合结构变形曲线及动力特性研究

借鉴框-剪结构分析方法,基于协同工作原理,考虑混凝土梁与核心筒间刚域、混凝土核心筒的剪切变形、钢框架轴向变形以及钢柱与混凝土梁的半刚性连接的影响,建立了含刚度特征值的混合结构变形曲线方程。再将混合结构视为连续弹性无限自由度结构,建立自由振动微分方程,推导了混合结构的自振周期公式。通过图表分析了与刚度特征值有关的自振周期系数中各参数的影响。结果表明,刚域的存在减小了结构自振周期,核心筒剪切变形、钢框架轴向变形及梁柱半刚性连接使自振周期增大。     

组合节点刚度对组合框架的抗震性能影响分析

为研究钢-混凝土组合节点刚度对组合框架抗震性能的影响,首先讨论了组合节点的刚度及其影响因素,然后通过某多层钢结构工程实例,利用Ansys有限元软件建立了纯钢框架与组合框架,分别假定刚接及考虑节点刚度等共4种框架模型,进行了多遇地震反应谱分析及弹性时程分析,并进行了计算对比.计算结果表明,考虑钢框架的组合作用后,结构整体自振周期变短,基本自振周期降低了13.4%,说明结构整体刚度变大.但考虑节点刚度后,地震周期又有所加大,纯钢框架及组合框架基本自振周期均增大了17%,相应地震位移变大,2种模型的反应谱法分析顶层位移分别增大了8%,11%,说明组合节点刚度对结构的抗震性能是不可忽略的因素.     

波形钢腹板高墩大跨径连续刚构桥动力特性及地震反应谱分析

为研究波形钢腹板曲线连续刚构桥动力特性和抗震性能,利用 MIDAS Civil 建立不同腹板曲线连续刚构桥计算模型,再分别改变桩基边界约束和激励角度,对比分析其自振特性和抗震性能变化规律。计算结果表明:考虑桩土效应时,结构柔度更大,自振周期更长;桩基固结时,波形钢腹板刚构桥竖向刚度减弱,而横向刚度有所增加;桩基约束对波形钢腹板刚构桥振型影响更明显,混凝土桥梁在不同约束时振型变化趋势较为一致;随着地震激励角度变化,控制截面内力均先减小后增大,横桥向则相反,而墩顶和跨中位移相差不大,对比控制截面内力及位移可见,波形钢腹板曲线刚构桥抗震性能更好。     

预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点试验研究

针对装配式混凝土结构中梁柱节点连接构造复杂、施工效率低等问题,设计开发了一种预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点,通过拟静力试验,研究不同梁端连接方式对新型节点抗震性能的影响。结果表明：不同梁端连接方式的节点试件均为梁端受弯破坏,破坏位置在翼缘连接板处,实现了节点域附近塑性铰外移的效果;翼缘连接板和混凝土的应变受梁端连接方式的影响较大,钢梁腹板、H型钢骨和纵向钢筋的应变受到的影响相对较小;栓焊混合节点和螺栓节点属于半刚性连接,焊接节点属于刚性连接;各试件的滞回性能良好,承载力和刚度退化性能稳定,延性系数在4.03~11.84之间,等效黏滞阻尼系数在0.24~0.36之间。该类型节点具有良好的承载能力和抗震性能,能满足现有抗震设计要求。     

大跨装配式混凝土结构横隔板效应分析

办公楼等大跨装配式混凝土结构的强震响应很大程度上取决于楼/屋盖的连接结构构件性能、连接节点构造措施、以及由其控制的楼盖横隔板,应提出大跨装配式混凝土结构楼/屋盖及其连接构件的合理设计方法.基于线性参数化分析,考虑了9种板-板连接、5种墙-墙连接及3种板-墙/梁连接共135种不同刚度连接组合下模态分析,评价了节点连接刚度...     

不同柱支承模型下矩形板的静力和自由振动分析

采用有限条结合弹簧体系的方法分析了薄板在不同柱雪承型支承下的静力和自由振动问题,用弹簧体系有效地模拟各种弹性柱支承,如有转角限制或无转角限制的弹性与刚性点支承,以及考虑柱的支承面积的局部面支承,通过数值算例讨论了不同支承模型对结构的影响,结果表明,本文方法可以用来模拟各种模型的柱支承。     

钢框架柱带悬臂梁段拼接节点的弹塑性分析

通过有限元模拟研究了钢框架柱带悬臂梁段拼接节点在弹性极限状态和塑性状态下的应力分布规律，将其受力性能和变形能力与普通无拼接节点进行对比，分析2种不同连接节点的变形性能和不同连接刚度对节点承载性能的影响．结果表明：虽然带悬臂梁段拼接节点的梁翼缘、腹板均有所削弱，但其初始刚度和极限承载力受影响较小，且弹性刚度高于无拼接的焊接节点；而在塑性极限状态下，带悬臂梁段拼接节点的高强螺栓拼接会出现滑移，其转动能力要高于无拼接节点，可见利用拼接滑移耗散地震能量输入是可行的．     

T形钢连接梁柱半刚性节点初始转动刚度计算公式

为了确定T形钢连接半刚性节点的初始刚度,分析T形钢连接梁柱节点的变形特征.以节点处与梁端受拉侧翼缘相连的T形钢为研究对象,将T形连接件翼缘受力视为简支梁,建立T形钢连接节点在弹性阶段的初始转动刚度计算模型,推导初始转动刚度的计算公式.采用数值模拟和已有试验数据,对所推导公式进行对比分析.结果表明,节点的初始转动刚度主要取决于T形钢连接件的翼缘厚度、T形钢翼缘上螺栓的位置和梁的高度,通过推导公式所得的初始刚度大于数值模拟和试验所得刚度.为了更加准确地预测节点初始转动刚度,引入刚度修正系数,分别采用修正后的刚度公式和已有的计算公式计算案例.结果表明,修正后的刚度公式能够更好地符合试验结果.     

装配式混凝土梁柱半刚性节点的抗震性能

为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种端板螺栓连接梁柱节点形式,设计节点试件并对其进行拟静力试验研究,与现浇混凝土框架节点试验进行对比,考察试验节点的破坏形式、承载能力以及耗能能力和位移延性等抗震性能指标;采用有限元程序模拟试验节点试件的受力性能,验证模型的准确性。结果表明：现浇节点试件以梁端截面形成塑性铰耗能,破坏时梁端截面发生弯剪破坏,柱和节点均出现裂缝;端板螺栓连接半刚性节点试件主要以梁柱之间发生相对转角耗能,最终由于梁端截面混凝土材料强度不足而发生破坏,而柱保持完好,可通过更换高强螺栓和预制梁快速修复节点;提出的端板螺栓连接节点可以满足钢筋混凝土结构的耗能和延性要求,梁内钢筋、预埋的端板和混凝土是否能够协同工作对节点的受力性能有较大影响。     

半刚性连接钢框架非线性有限元分析

定义了带弹性约束混合梁单元的位移形函数，基于有限变形理论推导了混合梁单元的一阶及二阶刚度矩阵以及混合梁单元的平衡方程。将混合梁单元并入常规的框架设计程序中，实现了对半刚性框架的非线性分析，最后编制程序对一榀单跨双层半刚性框架进行了非线性分析。     

半刚性节点单层球面网壳抗震性能

为了研究由多根螺栓现场拼装而成的半刚性节点单层球面网壳的抗震性能及其抗震设计方法,利用节点的弯矩-转角曲线对凯威特型螺栓球节点单层球面网壳的抗震性能进行了较为系统的分析,包括其自振特性及杆件地震内力系数随矢跨比、跨度、屋面质量、杆件截面、地震波、节点弯曲刚度等参数的变化规律,通过大规模参数分析,给出半刚性节点单层球面网壳的地震内力系数取值,提出基于地震内力调整系数的半刚性节点单层球面网壳的实用抗震设计方法.     

组合框架梁刚度增大系数取值研究

分析了钢框架-混凝土核心筒混合结构中组合框架梁正弯矩区截面抗弯刚度增大系数的变化范围和负弯矩区楼板翼缘有效宽度范围内钢筋对梁截面惯性矩的增大效果,对受力状态与组合框架梁负弯矩区长度的关系进行了深入研究,提出了变刚度组合框架梁刚度增大系数的计算方法,探讨了各种因素对混合结构中组合框架梁刚度增大系数的影响,并给出了混合结构设计时框架梁刚度增大系数的取值建议。     

半刚性节点钢框架系统的强度可靠性分析

为了更为准确地评估钢框架系统可靠性,将实际的半刚性连接节点视为转动弹簧单元,推导了半刚性梁元节点失效的减缩刚度矩阵和等效节点力公式.采用分枝限界法研究了半刚接框架的系统强度可靠性,并与刚接和铰接结构进行了对比.算例表明,含有半刚性节点的主要失效路径和失效概率发生了较大变化,其系统可靠性介于刚接与铰接结构之间,节点刚度对钢框架系统可靠性的影响较大.     

方钢管混凝土柱与U形钢组合梁分离式内隔板节点抗震性能试验研究

为研究方钢管混凝土柱与U形钢组合梁分离式内隔板节点的抗震性能,对4个节点试件进行低周反复加载试验,试验参数为内隔板形式和梁柱交界面处有无加强连接。分析各试件的破坏模式、滞回性能、延性、耗能等指标,并给出加劲板的设计建议。结果表明：4个节点试件的破坏模式均为梁端受弯破坏,滞回曲线呈反S形、有明显的捏缩现象;试件的位移延性系数μ为2.3~3.1,弹性层间位移角θ_y为1/68~1/53,弹塑性层间位移角θ_u为1/28~1/19,等效黏滞阻尼系数ζ_eq为0.12~0.16,变形能力较好,并具备一定耗能能力;改变内隔板形式对试件的承载能力影响较小,但相较于传统内隔板节点试件,分离式内隔板弱轴节点试件的耗能能力有所降低;加强梁柱交界面处的连接可减缓刚度退化速度、显著提高节点的承载能力和耗能能力。     

悬臂梁段不同拼接方式下延性节点静力性能分析

为了解决装配式钢结构的抗震问题,提出3种适用于模块化装配式钢框架的带Z字形悬臂梁段拼接的梁柱节点,通过拼接区的滑移或者削弱梁段的塑性变形实现节点良好的延性性能.为减少强震作用对梁柱连接焊缝的破坏,对3种不同的节点提出了各自的抗震设计要求.在对3组试件进行足尺静力试验的基础上,对节点进行了单调加载有限元分析.获得了节点的弯矩-转角曲线以及节点的破坏模式,并和试验结果进行了对比,得到了接触面摩擦力和螺栓拉力的变化规律.通过推导的简化计算公式对节点的初始转动刚度、滑移荷载和屈服荷载进行了计算.结果表明:节点静力加载的破坏模式为靠近拼接区域的悬臂梁下翼缘或者削弱梁段单独或者同时发生较大的局部屈曲变形,节点在破坏前经历了充分的塑性变形,属于延性破坏,3种试件都有良好的延性性能和塑性转动能力.节点简化计算公式得到的结果和试验结果吻合良好.     

内置高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能

为研究内置FRP约束UHPC高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能,基于“强柱弱梁”目标设计制作5个端板-螺栓连接节点试件,通过拟静力试验研究节点的破坏机理,并分析柱轴压比、FRP管厚度和有无芯柱对节点抗震性能的影响,对比钢梁更换前后节点的性能。试验结果表明：所有试件均在梁端形成塑性铰破坏;该破坏模式下,节点具有较高的承载力、耗能能力和较好的延性;内置芯柱时,试件承载力提高但延性降低;随着FRP管厚度增加,节点初始刚度和耗能能力均得到提升;相比原试件,更换梁试件的耗能能力、延性和初始刚度均有所降低。变形分析结果表明：节点域组合柱以受弯变形为主,两侧钢梁主要承担节点域的剪切变形。依据初始刚度判定该节点属于刚性节点。     

Experimental study on seismic behaviors of steel-concrete composite frames

Steel-concrete composite frames are seeing increased use in earthquake region because of their excellent structural characteristics, including high strength, stiffness, and good ductility. However, there exist gaps in the knowledge of seismic behavior and the design provisions for these structures. In order to better understand the seismic behaviors of composite frame systems, eight steel-concrete composite frames were designed. These composite frames were composed of steel-concrete composite beams and concrete filled steel tube columns. The axial compression ratio of column, slenderness ratio and linear stiffness ratio of beam to column were selected as main design parameters. The low reversed cyclic loading tests of composite frame system were carried out. Based on test results, the seismic behaviors of composite frames such as failure mode, hysteresis curve, strength degradation, rigidity degradation, ductility and energy dissipation were studied. Known from the test phenomenon, the main cause of damage is the out-of-plane deformation of steel beam and the yielding destruction of column heel. The hysteretic loops of composite frame appear a spindle shape and no obvious pinch phenomenon. The results demonstrate that this type of composite frame has favorable seismic behaviors. Furthermore, the effects of design parameters on seismic behaviors were also discussed. The results of the experiment show that the different design parameter has different influence rule on seismic behaviors of composite frame.