外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱节点的试验研究

外包钢-混凝土组合梁是一种新型组合梁,在负弯矩作用下具有良好的工作性能,其与柱连接节点的构造还有待合理设计并试验验证。采用两种不同的构造形式,设计4个外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点,并对其进行低周反复荷载作用下的试验研究。对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行分析,结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点具有较好的受剪承载力、延性和耗能能力,能够满足工程要求。在此基础上对节点的受力机理进行探讨,提出节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好。     

带十字形预制件的全螺栓连接钢模块节点抗震性能试验研究

提出了一种带十字形预制件的全螺栓连接钢模块节点。为研究该节点的抗震性能,采用不同的梁端、柱端连接方式、梁段削弱形式以及十字形预制件构造形式设计了5个节点试件。对5个节点试件进行了低周往复加载试验,分析了节点的破坏模式和拼接区的滑移情况,获得了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力、转动能力、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明：节点试件的破坏模式为拼接区拼接板及十字形预制件贯穿隔板的塑性变形及核心区部分焊缝开裂;5个节点试件的滞回曲线较为饱满且为“Z”形,具有较好的耗能能力;5个节点试件的位移延性系数均超过4,塑性转角均超过0.03rad,满足抗震规范要求,具有良好的转动能力和延性;5个节点试件均有明显的刚度退化现象,但下降坡度缓慢;不同的拼接区连接形式和不同的十字形预制件构造对节点抗震性能有一定的影响;不同的梁段削弱形式对节点抗震性能影响不明显。     

深圳大运中心体育馆铸钢节点构造选型和模型试验研究

结合深圳大运中心体育馆大跨度钢结构关键连接节点,对铸钢节点的构造选型进行了设计。根据原型节点的受力特点,设计制作了1∶2的节点模型及其加载装置,并且进行了静力加载试验,对节点各分支杆件的应力状况和变形进行了测试。试验结果表明:在1.3倍设计荷载作用下,节点大部分区域处于弹性受力状态,节点杆件的转角和位移很小,说明该节点在承载力和刚度方面能够满足安全性和适用性要求;位于节点中轴面上的杆件连接耳板和销轴受压偏斜变形,为此提出了改进构造的措施——将杆件耳板直接顶压在节点区域,销轴不是用作抗剪构件而仅作为限位构件。将试验结果与有限元分析结果进行对比,结果符合较好。结合本研究针对铸钢节点的研究、设计制造、材质检验提出了建议。     

超大承载力端板连接节点试验研究

在大跨或重载钢结构中,当梁柱之间需要采用螺栓连接时,如果普通构造的端板连接节点和大承载力端板连接节点不能满足承载力要求,则需要采用受拉区布置12颗或16颗螺栓的超大承载力端板连接节点。为研究该类型节点受力性能,进行4个超大承载力端板连接节点足尺试件的单调加载试验,得到各节点试件的弯矩-转角曲线,分析不同螺栓直径、端板厚度和螺栓布置形式下各节点的抗弯承载力、转动刚度和受拉区螺栓拉应变增量分布的特点。结果表明,在试验试件构造条件下超大承载力端板连接节点的弯曲失效模式为端板屈服后螺栓失效,端板厚度对节点承载力影响明显;各螺栓的拉应变增量分布不均匀,角部螺栓对节点抗弯承载力影响较小,建议在设计中移除或仅按抗剪螺栓考虑;建议节点域屈服承载力仍按照现行规范计算,该类节点的等效受拉螺栓数量取为7。     

钢框架加强型节点抗震性能试验研究及有限元分析

为探讨加强板构造形式对节点抗震性能的影响,针对盖板、翼缘过渡板、腋板以及肋板等4种不同构造形式加强型节点进行试验及有限元分析,对其承载力、荷载-位移滞回性能、塑性变形能力、耗能、破坏形态等进行研究。结果表明:在低周循环荷载作用下,4种不同构造形式的节点试件均形成塑性铰并远离梁柱连接焊缝位置,塑性铰处的梁翼缘和腹板均产生较大塑性变形,耗能效果明显,达到塑性铰外移设计要求,梁柱节点焊缝没有出现脆性破坏。加强板的构造形式对节点承载力、延性及耗能能力有较大的影响,腋板及肋板加强节点试件的承载力高于盖板和翼缘过渡板加强型节点,而后两种节点的延性和耗能能力大于前两种节点。设计中应综合考虑加强板构造形式对节点抗震性能影响。综合比较试验及有限元分析结果可知,翼缘过渡板、腋板加强型节点具有较高的承载力以及较好的延性和耗能能力,建议在高烈度抗震设防区使用。     

世博轴阳光谷单层网壳钢节点承载性能研究

上海世博会世博轴阳光谷屋顶为单层网壳结构,其节点一般由6根杆件汇交于一点,空间受力非常复杂.对阳光谷典型节点的承载力进行了有限元数值模拟,并进行了足尺模型试验,将试验结果与有限元分析值进行对比,验证了有限元分析的正确性,并以此推断整个节点的受力状态.研究表明,有限元数值模拟的承载力分析值均小于试验值,可以作为节点实际承载力的下限.而螺栓对接节点由于构造和加工等原因,实际承载力低于设计荷载.     

带节点板角钢连接梁柱节点试验研究

带节点板角钢连接梁柱节点具有较为广泛的应用,但目前对此类节点的力学性能尚缺乏完备的理论和试验研究,在设计中往往将此类节点简化为铰接连接或其他类型的连接形式。通过试验研究和有限元分析对其抗弯性能进行研究。对具有3种构造形式的带节点板角钢连接梁柱节点分别进行静力试验和滞回试验,得到每个试件的弯矩-转角曲线和破坏形态;利用有限元分析带节点板角钢连接梁柱节点在力学性能上与其他节点形式的不同。     

世博轴阳光谷单层异形钢结构网壳节点制作工艺研究

世博轴共设有6个大小不一的阳光谷，高度约为41.5m，最大底部φ20m，最大顶部φ90m，结构为由三角形网格组成的单层网架体系。阳光谷节点由多杆箱型构件直接交汇而成，其中部分采用实心铸钢节点，节点总数10348个。为满足空间三维异形形态，几乎无一相同的众多节点具有高精度制作要求，为此进行了专门的研究，介绍阳光谷钢结构异形复杂节点的制作工艺技术的研究开发。     

外伸式端板连接蜂窝钢梁-混凝土柱组合节点抗震性能试验研究

通过7个1∶2比例外伸式端板连接蜂窝钢梁-混凝土柱组合节点的低周反复加载试验,研究不同螺栓数目、直径及排列方式的外伸式端板连接蜂窝钢梁-混凝土柱组合节点在各受力阶段的抗震性能和合理的节点构造形式。基于试验数据,分析了节点在反复荷载作用下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性和耗能性能等。试验结果表明：试件的破坏形态和变形与螺栓数目、直径及排列方式有关,外伸端板螺栓连接中螺栓数目多、直径大的节点连接形式的承载力高,抗震性能较好;8个端板螺栓4行2列的排列形式为最合理的抗震节点形式;外伸端板螺栓数量为8个时的延性和耗能性能都能满足抗震的要求。     

新型铝合金网架缩管连接受力性能试验研究与应用

提出一种铝合金杆件与封板节点的有效连接方法.通过铝合金杆件的模压装置进行缩管,节点强度可达杆件材料强度的80%以上.对比传统铝合金网架的连接方法,研究其受拉性能.完成了ф48×2和ф40×2两组试件、共40个网架杆件连接节点的拉伸试验,得到了杆件缩管连接方式的受拉承载力,并与有限元分析结果进行对比.试验结果表明该方法简单有效,操作方便,能够实现铝合金网架杆件的可靠连接,满足承载力要求.基于试验结果,本文方法成功应用于有着"超级天眼"之称的国家天文台FAST工程项目.     

预制装配式混合框架屈曲约束狗骨式节点抗震性能试验研究

为充分发挥装配式混凝土结构施工便捷的特性及钢结构中狗骨式钢梁的抗震性能优势,提出了预制装配式混合框架屈曲约束狗骨式节点。该混合框架节点由预制钢筋混凝土柱和预制钢-混凝土混合梁通过高强螺栓连接而成,其中混合梁由屈曲约束狗骨式钢梁段与混凝土梁段采用高强螺栓连接。完成了2个框架中节点及2个框架边节点的低周往复加载试验。通过对节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力及变形能力、承载力及刚度退化的研究,对节点类型及梁内是否布置预应力筋对该节点抗震性能的影响进行了分析。研究结果表明：该节点的拼装方式采用全螺栓连接,施工便捷;节点的破坏主要集中于钢梁段,达到了塑性铰外移的目的;节点梁内布置预应力筋能明显提高混凝土梁段的抗裂性能及节点整体抗震能力;提出了该节点中梁端受弯承载力计算方法,试验值与计算值吻合较好。     

装配整体式地铁车站纵断面方向梁板柱中节点抗震性能研究

结合北京某装配整体式地铁车站纵向梁板柱中节点的构造形式,设计制作了1个足尺预制拼装梁板柱中节点和1个作为对比的现浇整体梁板柱中节点试件。采用低周循环加载试验研究了两者的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力以及节点核心区的受力模式等。结果表明：预制拼装梁板柱中节点试件和现浇整体梁板柱中节点试件的变形能力基本相当;预制拼装梁板柱中节点试件的加载刚度明显高于现浇整体梁板柱中节点试件的,且位移延性系数约为现浇整体梁板柱中节点试件的1.65倍;预制拼装节点的拼装缝提高了其变形能力,但两者的破坏形态明显不同;现浇整体梁板柱中节点试件的裂缝密集均匀,主要分布在梁端、板端及节点核心区,而预制拼装梁板柱中节点试件的裂缝分布较为集中,主要分布在预制构件搭接拼装位置,尤其是叠合板结合面出现了劈裂破坏;梁端牛腿增加了节点核心区抗剪面积,提高了构件整体承载力;节点核心区受剪面积的增加以及梁端拼接缝的存在对“强节点弱构件”的抗震概念设计原则较为有利。     

节点刚域对钢管输电塔主材受力的影响

为了研究节点刚域对主材受力的影响,将主材及其相关节点视为微观尺度模型,采用壳单元离散,将输电塔的其余部分作为宏观尺度模型,采用梁/杆单元离散。根据平截面假定推导了位移约束方程来实现微观尺度模型和宏观尺度模型的连接。6座输电塔的多尺度有限元分析结果表明:节点刚域对输电塔主材的轴力影响很小,而对弯矩影响较大。因此,对于弯曲应力与轴向应力比例较大的主材,可以考虑采用多尺度模型来分析,以考虑节点刚域对主材受力的影响。     

胶合木网壳半刚性节点受力性能试验研究

针对凯威特六型胶合木网壳节点,设计并制作了12个足尺节点试件。进行了在胶合木构件轴压力为0、100、200 kN和300 kN共4种工况下节点的受弯承载性能试验,对节点抗弯刚度和受力性能进行分析,研究节点的弯矩-转角关系、节点域破坏模式及其与构件轴压力的关系。结果表明：节点域破坏模式可分为胶合木构件受压破坏、受拉破坏和界限破坏。节点域胶合木构件受拉破坏的节点受弯承载力随木构件轴压力的增大而增加。随着胶合木构件轴压力的增加,节点的初始抗弯刚度增大。发生节点域胶合木构件受压破坏的节点,其刚度较木构件受拉破坏的节点有较大提高。试验测得了节点的荷载-位移曲线和弯矩 转角曲线,并拟合得到了弯矩-转角关系方程,结果表明适度的木构件轴压力有助于提高节点连接的延性。     

再生混凝土框架梁柱中间节点试验研究

对6个再生混凝土框架梁柱中间节点足尺构件进行低周反复荷载试验,研究低轴压比条件下再生混凝土节点区的粘结锚固性能。通过改变穿越节点核心区的梁纵筋直径、强度来研究再生混凝土节点的最小相对锚固长度,同时研究新的构造措施对节点粘结锚固性能及核心区抗剪能力的影响。结果发现在低轴压比条件下,按照普通混凝土规范设计的再生混凝土框架梁柱中间节点发生粘结滑移破坏,减小梁纵筋直径或在贯穿节点区的梁纵筋上焊接横向锚固钢筋均可以提高节点区的粘结锚固性能。再生混凝土节点抗剪承载力应在普通混凝土节点计算公式的基础上进行折减。     

钢结构仿古建筑双梁柱中节点的受力机理

为研究钢结构仿古建筑双梁柱中节点的抗震性能,对4个全焊双梁柱中节点进行了水平低周反复加载试验。通过观测试件在侧向力作用下的受力过程和破坏形态,分析双梁柱中节点的受力机理。根据梁截面形式的不同,将其分为箱型截面梁与工字型截面梁2类,依据仿古建筑独特的构造特点,将各试件节点核心区划分为上、中、下3个区域。通过量测各区域内的应变大小,分析该类结构节点核心区在侧向力作用下的受理机理及破坏模式,并建立双梁柱节点的斜压杆受力模型。试验结果表明:仿古建筑双梁柱节点的破坏形式主要为沿下核心区对角线的剪切破坏,并通过理论计算分析提出一种考虑轴压比与梁截面形式的双梁柱中节点抗剪承载力修正公式。     

仿古建筑钢结构双梁-柱边节点抗震性能试验研究

为研究仿古建筑钢结构双梁 柱边节点的破坏特征和抗震性能,进行了4个比例为1/2的边节点低周反复荷载试验,观察了节点的受力过程及破坏形态,分析了该类节点的荷载-位移滞回曲线、承载能力、变形性能、刚度退化和耗能能力等力学特性。结果表明：仿古建筑钢结构双梁-柱边节点试件在加载过程中形成了上、中、下核心区;节点变形主要发生在下核心区,而中核心区和上核心区的变形很小,始终处于弹性阶段;梁截面形式不同时节点破坏形态有所不同,箱形截面梁节点下核心区出现”X”形的严重扭曲破坏或上部箱形截面柱和内环板连接的焊缝断裂;工形截面梁节点则是阑额上翼缘与节点核心区连接的焊缝断裂;节点的位移延性系数介于1.98～3.61之间,等效黏滞阻尼系数介于 0.227～ 0.387;随着柱轴压比由0.3增大到0.6,节点承载力有所降低。     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验与数值模拟

为研究不同螺栓强度等级对新型装配式半刚性混凝土梁柱节点抗震性能的影响,分别对螺栓等级为5.6级和8.8级的梁柱节点进行了足尺试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对现浇节点和5.6级螺栓连接的试验节点进行了数值模拟。结果表明:基于5.6级和8.8级螺栓连接的半刚性梁柱节点均具有良好的抗震性能和耗能能力,2组梁柱节点构件的刚度均随着位移等级的增加而逐渐降低,与5.6级螺栓连接的节点相比,8.8级螺栓连接的节点刚度退化速率较快,且正向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的85.42%,负向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的83.68%; 有限元模拟结果具有较高的准确性,能够很好地反映节点构件的抗震性能; 与现浇节点对比发现,现浇节点在耗能能力方面比试验节点好,但试验节点的极限承载力要优于现浇节点; 所得结论可为装配式半刚性梁柱结构的抗震设计提供依据,为新型装配式梁柱节点构件的发展及应用提供参考。     

拉压杆模型方法在钢筋混凝土框架节点计算中的应用研究

目前钢筋混凝土框架节点设计主要是依据各种构造要求,在很多情况下缺乏计算节点的承载力的方法。拉压杆模型方法是一种基于塑性理论的下限方法,可以考虑结构中的剪切作用的影响。对四种典型框架节点建立了拉压杆模型,拉压杆模型的计算结果与相应的框架节点试验结果符合较好。同时还提出与节点区的拉压杆模型对应的外力确定的简明方法。分析表明,在梁和柱中的拉杆与压杆强度足够和纵筋伸入节点核心区足够深且安全锚固的情况下,框架节点拉压杆模型的控制杆件是节点核心区的主斜压杆。因此,基于已有节点试验数据提出一种主斜压杆的验算方法。提出的钢筋混凝土框架节点的拉压杆模型可以拓展到整个框架或与现有的框架计算方法相结合,实现包括节点在内的全框架承载力计算。     

不等高H形钢梁-钢管再生块体混凝土柱异型节点抗震性能试验研究

为了研究左右不等高H形钢梁-钢管再生块体混凝土柱异型节点的抗震性能,对2个该类节点试件进行了往复加载试验,考察了再生块体混凝土取代率对节点抗震性能的影响,得到了节点的破坏形式,并建立了节点有限元分析模型,对其抗震性能进行了参数分析。结果表明：在圆钢管混凝土柱异型节点中使用再生块体混凝土,与不使用再生块体混凝土节点相比,其抗震性能差异很小;对于左右不等高H形钢梁-圆钢管混凝土柱异型节点,在加载过程中,上部节点域的应变大于下部节点域的,最终会导致上部节点域发生剪切破坏;在设计时,应以上部节点域作为节点抗剪设计的控制区域;对于合理设计的钢管壁厚,可以避免发生节点区钢管壁剪切破坏。