梁端翼缘扩大型钢框架梁柱节点的受力性能分析

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则,按照使梁上塑性铰位置远离节点区的设计思路,对梁端翼缘扩大型钢框架梁柱节点进行了非线性有限元分析,并对该节点的基本受力性能和塑性区分布做了详细探讨,给出了侧板长度及宽度等尺寸参数的影响规律和有效取值范围。结果表明梁端翼缘扩大型钢框架节点具有理论上的合理性和实用上的可行性,可达到塑性铰外移和增加使用功能的目的。     

钢框架梁端翼缘扩翼型节点有限元分析

本文应用有限元分析软件ANSYS对钢框架梁端翼缘扩翼型节点进行有限元分析,并与相关的实验结果进行对比,并与试验结果对比。研究表明:有限元建立的模型试件破坏形态与实验试件的破坏形态大体相同,屈服荷载、极限荷载及延性系数的数值都很接近,验证了有限元分析的准确性,同时证明了节点塑性铰能有效地移出梁柱节点,提高节点的抗震性能,为今后的理论研究及工程应用提供参考。     

侧板与梁翼缘连接焊缝对节点断裂性能的影响

为明确侧板与梁翼缘处焊缝对节点不同位置发生脆性断裂可能性的影响,以侧板加强型节点为对象,选择合理的评判指标,针对不同应力路径,对有无考虑焊接残余应力的两种有限元模型,分析侧板与梁翼缘连接处的残余应力对节点发生脆性断裂特性的影响。研究表明,此处分布的焊接残余应力对侧板加强型节点发生脆断的可能性有显著影响,并找到易发生脆断的部位。     

梁端翼缘扩大型连接的抗震性能研究

通过试验及数值分析方法研究了钢框架梁端翼缘扩大型连接节点的滞回性能、极限承载力、破坏模式、刚度及强度退化等抗震性能。研究结果表明:梁端翼缘扩大式节点可以将塑性铰转移到梁翼缘扩大端截面以外位置,避免梁端焊缝发生脆性破坏;加强侧板末端截面有明显突变和热影响区影响使钢材变脆应力集中现象严重,制约了节点塑性耗能深入发展;直接扩翼型节点塑性铰中心形成于扩翼圆弧段末端,远离柱翼缘,达到了塑性铰外移的目的;在循环荷载作用下,翼缘及腹板随局部屈曲塑性变形的不断积累,导致试件的强度出现退化;节点构造形式对抗震性能影响显著,直接扩翼型节点的塑性变形和耗能能力较好,推荐在强震区采用。     

翼缘加强型狗骨式节点的性能分析及改进

基于对"强节点弱构件"概念的深化,改进现有梁柱延性节点形式,提出几何尺寸更为合理的翼缘加强型狗骨式节点。首先以扩翼式节点试验研究为基础,利用ANSYS软件对此扩翼式节点进行非线性有限元分析,并将有限元分析与试验结果相对比;在此基础上,对梁柱节点形式加以变化,做出翼缘加强型狗骨式、狗骨式以及普通型3种形式节点,参照上述分析方法对这3种形式的节点进行循环荷载下的有限元分析,并调整翼缘加强型狗骨式节点的几何尺寸,从而明确改进后翼缘加强型狗骨式节点的性能优势。     

钢框架扩翼型节点的有限元分析与试验对比

根据试验中的扩翼型节点试件建立相对应的三维有限元模型,并对试验模型进行了循环荷载下的有限元分析,同时与试验结果进行分析比较,指出采用梁端扩翼型梁柱连接具有较好的耗能作用,其节点用ANSYS分析是可靠的。     

钢框架刚性节点脆性断裂性能研究

以直接扩翼型、侧板加强型、翼缘板加强型、盖板加强型、狗骨削弱型和普通节点作为研究对象,对比分析6种钢结构典型刚性节点发生脆性断裂的可能性。研究采用ANSYS非线性有限元方法建模,以等效塑性应变指数(PI)和开裂指数(RI)作为断裂性能的判断指标,通过对比各类型节点的应力分布,分析3条指定路径和4个关键点的开裂指标,综合研究6种典型刚性节点的断裂性能,给出各类节点发生脆性断裂的关键位置,并得到翼缘板加强型节点防脆断能优于其他类型节点的结论。     

扩翼式弱轴连接节点的滞回性能分析

为了实现传统弱轴连接中的梁上塑性铰外移,提出了弱轴扩翼式平齐加劲板连接(WWBF)节点,并运用有限元软件ABAQUS 6. 14-1对扩翼式连接节点试验进行模拟验证后,对WWBF节点进行系列参数分析,得到合适的参数取值范围,并进一步验证了建议参数取值的适用性。结果表明,WWBF节点的荷载-位移滞回曲线均呈饱满的梭形,节点的耗能性能良好;扩翼三角板细部参数的变化对节点的初始刚度基本没有影响;随着扩翼三角板直角边长的增大,节点的峰值承载力逐渐小幅增加,梁截面的屈曲在扩翼末端的梁截面上发展,梁上塑性铰逐渐远离梁柱连接处;当扩翼三角板直角边长比保持不变时,随着短直角边长a的增大,焊缝两端的断裂指标有所减小,焊缝发生脆性断裂的可能性降低;当扩翼三角板短直角边长a保持不变时,随着直角边长比的减小,焊缝处的最大应力三轴度指标及断裂指标有所增大;建议梁端扩翼三角板的直角边长比取为1∶2～1∶3。     

梁端加强型长焊接孔节点滞回性能有限元分析

为了研究梁端加强型长焊接孔节点的滞回性能,对7个不同细部构造的节点用ABAQUS软件进行有限元模拟分析。首先,对长焊接孔节点在循环荷载作用下的受力性能进行有限元模拟并与试验对比验证;然后,对长焊接孔节点进行扩翼加强并对该新型节点进行循环荷载作用下的有限元变参数分析,研究焊接孔长度的变化对该节点滞回性能的影响,最后对发现的问题进一步改进。研究结果表明:扩翼式长焊接孔节点的滞回曲线呈饱满的梭形,随着焊接孔长度的增大,焊接孔末端的应力逐渐增大,但梁端的应力也增大且基本大于焊接孔末端的应力,说明扩翼式长焊接孔节点并不能明显改善节点的受力状态;对长焊接孔节点进行梁端盖板加强后,应力水平明显降低,且焊接孔末端的应力水平始终高于梁端焊缝处的应力,说明盖板型长焊接孔节点可以有效地保护节点焊缝。     

STUDY ON THE BRITTLE FRACTURE CHARACTERISTICS OF RIGID JOINTS IN STEEL FRAME

以直接扩翼型、侧板加强型、翼缘板加强型、盖板加强型、狗骨削弱型和普通节点作为研究对象,对比分析6种钢结构典型刚性节点发生脆性断裂的可能性。研究采用ANSYS非线性有限元方法建模,以等效塑性应变指数（PI）和开裂指数（RI）作为断裂性能的判断指标,通过对比各类型节点的应力分布,分析3条指定路径和4个关键点的开裂指标,综合研究6种典型刚性节点的断裂性能,给出各类节点发生脆性断裂的关键位置,并得到翼缘板加强型节点防脆断能优于其他类型节点的结论。     

PHC管桩单面法兰防腐接头的研究

为解决PHC管桩在腐蚀环境中接头的腐蚀问题,对目前PHC管桩快速接头连接件及其应用情况进行了分析研究,并结合PHC管桩接头特性和防腐措施,设计出一种新型PHC管桩单面法兰防腐接头,同时,对其进行了力学性能测试。研究结果表明,PHC管桩单面法兰防腐接头的安装过程和力学性能科学可靠,防腐方案有效可行,且整套PHC管桩单面法兰防腐接头制作简单、成本低。     

钢构造梁扩翼接头之耐震行为

传统抗弯构架之梁柱接头梁腹板以螺栓接合而梁翼板以全渗透焊接于柱,在北岭及阪神地震的侵袭下,梁柱接头处发生严重脆性破坏。本研究针对钢梁连接H型钢柱之接头,以扩大接头处梁翼板宽度之改良方式,改善扇形开孔处与梁翼全渗透焊道之应力集中现象。藉由参数研究确立各设计参数,制作六组实尺寸试体进行试验。试验结果显示,扩翼式梁柱接头试体可降低梁柱接头处发生脆性破坏之可能,而皆可产生塑性铰,提供优良且稳定之弯矩强度及韧性能力。     

高层大跨度无粘结预应力砼扁梁框-剪结构体系设计

将目前国内先进的预应力理论与技术应用于一幢28层高层建筑中,建立并研究了预应力扁梁框-剪结构体系;提出有粘结与无粘结相结合的预应力双筋梁抗爆新结构;将大跨无粘结预应力连续地基梁用作抗浮结构.为今后进一步发展及推广预应力新技术提供了参考.     

碳纤维布-梁端加腋组合方法抗震加固混凝土框架节点研究

为进一步提高碳纤维布加固方法对于混凝土框架节点抗震性能的改善效果,在碳纤维布加固体系中引入了素混凝土梁端加腋,构成碳纤维布-梁端加腋组合加固方法。根据3个混凝土框架节点的低周反复加载试验,从破坏模式、延性性能、承载力、滞回性能以及强度和刚度退化等方面验证了该方法的加固效果。并在试验的基础上,提出了碳纤维布-梁端加腋组合加固节点核心区的受力分析模型及相应的抗剪设计公式。     

高颈法兰的计算方法研究

作为一种新型钢管连接型式,高颈法兰综合了刚性法兰和柔性法兰的特点,并具有加工自动化程度高、整体性好等优点.本课题的前期研究表明:在受力过程中,柔性法兰中法兰板外边缘相互抵紧,法兰板根部处随着荷载的增加而张开,总体上表现出柔性的受力特点,法兰板的受力模式为简支梁形式;而高颈法兰中法兰板的外缘和根部则均随着荷载的增加而张开,总体上表现出刚性的受力特点,法兰板的受力模式为悬臂梁形式.最后,基于高颈法兰的受力模式,提出了高颈法兰中法兰板应力的简化计算公式,按该简化公式计算的结果与试验值之间的误差在10％以内.     

预应力梁板体系的空间分析及有效翼缘宽度

结合一实际工程 ,建立了较精确的有限元模型 ,对有粘结预应力梁板柱体系进行空间分析 ,得出了结构的应力分布 ,并与现场实测结果进行了比较 ,两者吻合较好。按静力等效原理着重讨论了预应力梁支座截面和跨中截面有效翼缘宽度的合理取值 ,结果表明 ,预应力梁的有效翼缘宽度与结构受力的类型密切相关 ,在预应力等效轴向力作用下比等效横向力和等效集中弯矩作用下梁有效翼缘宽度大许多。另外还值得注意的是 ,在预应力等效荷载作用下 ,采用等代空间框架法分析将无法反映跨中截面板面的拉应力峰值。     

楼盖梁计算翼缘宽度对现浇预应力框架梁抗裂验算的影响

根据结构力学原理,选用不同的计算翼缘宽度,研究了楼层、梁柱线刚度比、恒活载比、预应力筋反弯点位置、梁跨度、梁跨高比、翼缘厚度等各种因素对构件抗裂验算的影响,分析了单跨框架梁计算翼缘宽度的取值对预应力筋配置量、框架梁裂缝控制截面位置的影响。分析表明,框架梁计算翼缘宽度会对框架梁预应力筋配置量有一定的影响,要根据框架梁所在的楼层做相应的调整,调整幅度一般小于1 0 %。框架梁计算翼缘宽度会对底层框架梁控制截面有所改变,但不改变顶层和中间各层框架梁控制截面的位置。