钢管混凝土柱H型钢梁全螺栓连接节点抗震性能的有限元分析

对6个不同参数的全螺栓隔板贯通节点的抗震性能进行有限元分析,研究了H型钢翼缘螺栓数量对梁柱节点抗震性能的影响。参照已有试验数据,获得柱端低周往复荷载的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线,并推导出隔板翼缘滑移阶段梁端弯矩计算公式。结果表明:翼缘螺栓为7列或9列时,SA系列隔板和SE系列梁端首先屈服,翼缘螺栓为5列时,螺栓首先剪切破坏;滑移阶段(刚度下降)柱端荷载与翼缘螺栓数量成正比。增加螺栓可减轻节点刚度下降程度;理论公式可用于计算刚度下降时梁端弯矩。     

带悬臂梁段端板连接装配式钢结构节点非线性静力分析

提出了一种适用于施工现场快速装配的带悬臂梁段的方钢管柱-H型钢梁拼接节点形式。将悬臂梁与H型钢梁的翼缘通过螺栓连接、腹板采用端板螺栓连接,不仅能够利用摩擦滑移、螺栓杆与孔壁的挤压耗能,同时又能利用受力时端板之间的顶紧作用有效的传递内力。通过变换端板厚度、螺栓孔径和翼缘拼接处螺栓个数3个参数,在考虑几何、材料和状态三重非线性的基础上,利用ANSYS软件,分析了此类节点的破坏模式及受力机理,得到了弯矩-转角曲线,并在此基础上对节点做了刚性评价;通过对此类节点的受力分析提出了一些参数设计建议:端板厚度取8~10 mm为宜,端板拼接处螺栓数取4~6个为宜,翼缘拼接处螺栓数取4~6个为宜。     

屈曲约束翼缘盖板连接的钢框架节点滞回性能研究

为提升钢框架节点抗震性能，实现塑性铰转移、损伤集中和损伤构件的可更换，针对带悬臂梁段拼接节点，提出了一种屈曲约束翼缘盖板连接的钢框架节点。对7个系列共14个节点进行了数值模拟分析，对比了不同类型节点的性能差异并研究了关键设计参数对节点滞回性能的影响规律。结果表明，节点塑性变形集中在可更换的屈曲约束翼缘盖板上，滞回较为饱满且稳定；翼缘盖板与翼缘面积比增加时，节点承载力增加，但比值超过约1/2时，梁柱可能出现损伤，难以实现损伤集中的设计目标；梁段间隙过大，翼缘盖板可能发生局部屈曲，建议控制其厚度与梁段间隙比值不低于1/5;约束板约束范围达到50%时，即能有效约束翼缘盖板；增加翼缘盖板削弱段长度，使梁段间隙偏心率在0～0.25区间时，节点滞回曲线变化不大，翼缘盖板损伤减小；当螺栓数量较少时，翼缘盖板在屈服耗能前会产生滑移，进而影响节点滞回性能；腹板近翼缘侧螺栓孔由圆形改为槽形时，可以改善腹板螺栓孔处应力状况。     

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...     

带悬臂梁段拼接的梁柱连接循环荷载试验研究

为了检验带悬臂梁段拼接的梁柱连接抗震性能,对4个试件进行了循环加载试验。试验侧重于对拼接节点的研究,采用10.9级高强螺栓摩擦型连接,翼缘和腹板全部拼接。试验结果表明:螺栓拼接节点的延性远好于梁柱焊缝连接;较弱的拼接节点产生较大的塑性变形;接触面的滑移摩擦、螺栓与孔壁的挤压和翼缘拼接板的屈曲都使连接具有良好的耗能能力;但滑移伴随有剧烈的响声,会使人产生心理恐慌。根据试验结果提出了设计建议:尽量将拼接设计得弱些,可以提高梁柱连接的转动能力,减少地震作用向梁柱连接焊缝的输入,延缓焊缝的脆性破坏。     

受拉T形连接件高强螺栓受力性能研究

对钢结构梁柱高强螺栓连接节点的T形连接件的受拉螺栓性能进行研究。改变T形连接件端板翼缘厚度、螺栓位置、螺栓直径和强度等级,同时考虑螺栓接触力偏心,对高强螺栓连接T形连接件进行受拉试验,研究弯矩对螺栓受力性能的影响。试验结果表明:随着T形连接件端板翼缘厚度降低、螺栓直径和强度等级减小以及螺栓内、外翼缘长比值远离数值1,弯曲应力占螺栓截面最大拉应力的比值上升,截面弯矩不能被忽略。采用有限元软件进行分析,分析结果和试验结果吻合较好。弯矩作用形成的拉应力最大可达总拉应力的25%。采用最小二乘法进行拟合,简化受拉T形连接件模型,得到了螺栓的弯矩和撬力计算式,可为钢结构梁柱高强螺栓连接节点设计提供参考。     

新型梁柱双向连接节点受力性能分析

新型梁柱装配式刚性节点具有构造简单、安装方便等优点,按照等强设计方法设计了新型梁柱装配式强轴和弱轴双向连接节点基本试件。通过改变翼缘拼接板处螺栓数量、螺栓预拉力设计了2组试件,在考虑材料、几何以及接触状态三种非线性的基础上利用ABAQUS有限元软件对2组试件进行模拟分析,研究试件在循环往复荷载作用下的受力性能。     

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.     

钢框架梁柱栓焊混合连接计算方法的探讨

翼缘焊接腹板栓接的梁柱栓焊混合刚性节点是钢框架梁柱现场连接的主要形式之一,该节点需满足"强节点"的设计原则.传统的栓焊混合节点计算仅考虑翼缘抗弯和腹板抗剪,《高层民用建筑钢结构设计规范》(JGJ 99-2015)借鉴日本规范,给出了钢梁腹板承担梁端弯矩的计算方法.基于常用的热轧型钢截面,对比了考虑翼缘与腹板均参与抗弯的栓焊节点新算法与仅考虑翼缘抗弯的传统算法之间的差别.结果表明:腹板对梁柱节点的极限抗弯承载力提高有限,腹板抗弯承载力占梁柱连接的极限抗弯承载力的比值为8％～14％;对常用HN型钢,即便考虑腹板抗弯,仍然无法满足《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99-2015)公式(8.2.1-1)Mju≥αMp,还需要采用加强型连接或狗骨式节点.由于腹板螺栓的抗弯中心距明显小于翼缘的抗弯中心距,用腹板螺栓抗弯不太经济.腹板配置受弯螺栓数量远超抗剪所需螺栓,并造成连接板尺寸过大,相比单纯加强翼缘反而更浪费材料.梁柱节点需进行小震弹性和极限承载力的两阶段设计,实际工程案例表明,跨高比较大的钢梁腹板螺栓一般由弹性设计控制,跨高比较小时由极限承载力控制.     

平端板连接半刚性梁柱组合节点的抗弯承载力Ⅰ:负弯矩作用

基于现有试验数据以及组合节点抗弯承载力的研究成果,利用塑性分析方法和组件法,提出一种平端板连接组合节点承受负弯矩作用时,其塑性抗弯承载力的计算方法。探讨组合节点的实效模式,给出其各组件承载力的计算方法,组件包括钢筋、螺栓、柱腹板、梁翼缘、混凝土楼板等。考虑中和轴出现的6种位置:混凝土楼板内;钢梁上翼缘内;钢梁腹板内,所有螺栓受压;前m-1排螺栓受拉,第m排部分受拉,其余受压;1～m排完全受拉;只有钢梁下翼缘受压。该方法可以考虑节点承受非对称荷载作用的情况以及作用在连接上的剪力、高强度螺栓撬力等因素的影响。如果将组合连接的配筋率取为零,不考虑组合楼板的影响,使用该方法同样可以计算平端板连接梁柱纯钢节点在承受负弯矩作用时的抗弯承载力。