考虑竖向加劲肋作用的H形梁柱节点试验研究

针对我国现行钢结构设计规范对H形梁柱节点域厚度的要求未考虑竖向加劲肋作用,设计了2组4个平面中柱节点试件,进行拟静力试验,分析竖向加劲肋对节点破坏模式、承载力、刚度、延性、耗能能力等性能的影响。试验研究表明：试件滞回曲线形状稳定,节点域屈曲后曲线有捏拢现象,但承载力无明显下降,延性良好;竖向加劲肋对试件刚度、承载力和延性影响很小,但耗能能力增加、平面外变形减小、剪切屈曲性能明显改善,与具有相似节点域等效宽厚比的未设置加劲肋试件相比,延性相当,但耗能能力更好。根据研究结果提出了设置竖向加劲肋节点的等效宽厚比计算方法,建议将现行规范中节点域等效宽厚比不小于90的限值放宽到加劲节点域等效宽厚比不小于90。     

方钢管柱-H型钢梁节点抗震性能数值分析

为研究单向螺栓连接的冷弯方钢管柱-H型钢梁节点的抗震性能,采用ABAQUS对柱壁厚度、端板厚度、加劲肋厚度进行参数化分析,得到节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数和节点刚度退化曲线。研究结果表明,这类节点延性较好;增加柱壁厚度、端板厚度可提升节点承载力;增加加劲肋厚度,对提升承载力作用微小;并给出节点的设计建议。     

节点域柱壁加强型方钢管柱-H型钢梁节点抗震性能试验研究

对节点区附近的钢管柱壁进行加厚,设计了一种无横向加劲肋的节点域柱壁加强型方钢管柱-H型钢梁节点.通过5个节点试件的低周反复加载试验,研究了轴压比、节点区柱宽厚比和有无竖向加劲肋对节点试件抗震性能的影响.结果 表明:各试件的滞回曲线形状较为饱满,刚度退化较为平缓,位移延性系数在3.0～4.1之间,等效黏滞阻尼系数在0.27～0.31之间,节点具有较好的塑性变形能力和抗震性能.随着轴压比的增大,节点的承载能力、延性和耗能能力均有所减小;随着节点区柱宽厚比的减小,节点的承载能力、延性和耗能能力均有所提高;节点区柱内设置竖向加劲肋,节点的承载能力显著提高,但延性和耗能能力相对较低.     

部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明：强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。     

十字形钢管混凝土柱-H形钢梁框架节点抗震性能研究

为了研究十字形钢管混凝土柱-H形钢梁框架中节点的抗震性能和破坏机理,进行了6个缩尺比为1∶2的节点拟静力试验。观察节点的损伤过程及破坏模式,分析柱端荷载-位移滞回曲线、节点核心区剪力-剪切变形曲线、层间位移角组成、耗能能力及应力分布。采用ABAQUS软件建立钢管混凝土异形柱-H形钢梁框架节点的有限元分析模型,分析结果与试验结果吻合良好,并对节点核心区受剪承载力和节点刚度进行参数分析。研究结果表明：节点的滞回曲线饱满,延性系数介于2.63～4.45之间,等效黏滞阻尼系数介于0.202～0.241之间,节点域的变形和耗能能力较强;建立的有限元分析模型可用于模拟节点的抗震性能,有限元参数分析结果表明增加节点区钢管厚度可以明显提高核心区受剪承载力,增加竖向肋板尺寸可以有效提高节点刚度。为保证竖向肋板节点达到刚性节点要求,建议柱钢板宽厚比不大于30;竖向肋板翼缘外高度、翼缘内高度以及竖向肋板与梁翼缘连接长度分别不应小于梁翼缘宽度的30%、15%和150%;竖向肋板厚度不应小于梁翼缘厚度。     

Research on seismic behavior of cruciform special-shaped CFST column to H-section steel beam joint

为了研究十字形钢管混凝土柱-H形钢梁框架中节点的抗震性能和破坏机理，进行了6个缩尺比为1∶2的节点拟静力试验。观察节点的损伤过程及破坏模式，分析柱端荷载-位移滞回曲线、节点核心区剪力-剪切变形曲线、层间位移角组成、耗能能力及应力分布。采用ABAQUS软件建立钢管混凝土异形柱-H形钢梁框架节点的有限元分析模型，分析结果与试验结果吻合良好，并对节点核心区受剪承载力和节点刚度进行参数分析。研究结果表明：节点的滞回曲线饱满，延性系数介于2.63～4.45之间，等效黏滞阻尼系数介于0.202～0.241之间，节点域的变形和耗能能力较强；建立的有限元分析模型可用于模拟节点的抗震性能，有限元参数分析结果表明增加节点区钢管厚度可以明显提高核心区受剪承载力，增加竖向肋板尺寸可以有效提高节点刚度。为保证竖向肋板节点达到刚性节点要求，建议柱钢板宽厚比不大于30；竖向肋板翼缘外高度、翼缘内高度以及竖向肋板与梁翼缘连接长度分别不应小于梁翼缘宽度的30%、15%和150%；竖向肋板厚度不应小于梁翼缘厚度。     

部分包裹混凝土柱与型钢梁连接节点的抗震性能研究

本文对部分包裹混凝土柱与型钢梁外伸端板连接节点的抗震性能进行了试验研究。共设计了4个构造不同的梁柱节点,通过施加低周反复水平荷载,研究该节点各连接组件板域的应变分布及破坏模式,分析端板厚度、加劲板、背垫板对节点承载力、刚度、延性及耗能性能的影响。     

考虑节点域加强的Q690GJ高强钢梁柱节点抗震性能试验研究

对4个梁端盖板加强-翼缘削弱型梁柱中节点试件进行低周反复荷载试验,主要研究节点域设置补强板和斜向加劲肋对高强钢节点的破坏模式、承载能力、转动能力、延性及耗能能力等的影响,并与ANSI/AISC 341-05推荐方法的计算结果进行对比,试验中,普通试件的破坏形式为节点域出现剪切塑性铰,节点域加强试件在翼缘削弱处发生明显塑性变形;经分析节点域贴焊的等厚补强板参与工作的程度为54%,斜加劲肋则为38%,从节点承载力来看,两者的加强效果相当;由于加载条件所限,各试件的延性和耗能能力并未达到预期的指标,但试件贴焊斜加劲肋后,转角延性系数降低约67%,节点域等效阻尼系数降低约38%,表明节点域加强后其转动能力及耗能能力急剧下降;对于高强度钢材,ANSI/AISC 341-05有关节点域抗剪承载力的计算规定偏于保守。     

PEC柱(弱轴)-型钢梁顶底角钢连接节点的滞回性能试验研究

为了研究PEC柱(弱轴)-型钢梁顶底角钢连接节点的滞回性能,分别以节点盖板厚度、角钢厚度、螺栓距离(与盖板相连角钢短肢上螺栓中心到角钢肢背的垂直距离)和节点加劲肋为参数,设计了6组节点并对其进行低周往复水平荷载试验。重点研究了4个参数对节点的滞回性能、节点刚度、延性和承载力的影响。试验和分析结果表明,角钢厚度由14 mm增至20 mm,节点极限抗弯强度提高30%,延性提高6.8%,初始刚度提高1.21倍;螺栓距离由80 mm减至70 mm,节点的抗弯能力提高14.8%,初始刚度提高13%,延性降低4.8%。各节点的滞回曲线均呈弓形,延性系数均大于5,承载力退化稳定。角钢厚度增加和螺栓距离减小能明显提高节点的承载力和初始刚度,增加盖板厚度与增设加劲肋可提高节点的初始刚度,对节点的承载力影响不大。建议在设计此类节点时,适当加大角钢厚度,合理减小螺栓距离。     

蜂窝轻钢门式刚架节点抗震性能试验研究

为了研究蜂窝轻钢门式刚架节点的抗震性能,对该类新型节点进行了循环反复荷载试验。共设计4个蜂窝式节点和1个原型钢实腹式节点,考虑了节点连接形式、节点域加劲肋的设置和开孔中心至节点域距离三个变化参数对结构的影响。通过试验得到该类新型节点的破坏特征、荷载-位移曲线以及节点承载力,分析节点的耗能能力、延性、刚度退化等结构性能与变化参数的关系。试验研究表明:与原型钢实腹式节点相比,蜂窝式节点具有承载力高,刚度大的优点,但是耗能能力相对较弱;蜂窝式节点的耗能性能与节点的连接方式以及开孔中心至节点域的距离有关,而节点域加劲肋对节点抗震性能的影响不大。     

考虑楼板组合作用的复式钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究

为研究楼板的组合作用对复式钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能的影响,进行了4个考虑楼板组合作用的节点和1个不考虑楼板组合作用的钢梁节点的低周往复荷载试验,分析了不同构造和混凝土楼板对节点破坏形态、滞回曲线、承载能力、刚度退化、延性和耗能能力等的影响。结果表明:该类节点构造合理,满足"强节点弱构件"的抗震设计原则;不考虑楼板组合作用的节点试件的破坏形态为梁端破坏,考虑楼板组合作用的节点试件的破坏形态为梁端破坏和柱端破坏;楼板与钢梁的组合作用使节点承载力提高显著,但延性提高不明显,破坏时钢梁下翼缘的变形和焊缝撕裂程度增大;锚固腹板设置加劲肋有效延缓了钢梁下翼缘破坏,提高了组合节点的耗能能力;该组合节点试件滞回曲线较饱满,刚度退化明显,承载力退化不明显,等效黏滞阻尼系数介于0.282~0.311之间,转角延性系数和层间位移角均满足规范要求,具有较好的抗震性能。     

PEC柱(弱轴)对穿螺栓端板连接抗震性能研究

为了研究部分包裹混凝土组合(PEC)柱(弱轴)与型钢梁对穿高强螺栓端板连接节点的抗震性能,考虑端板厚度、盖板厚度以及节点构造形式3个参数,设计了两种不同构造的梁柱节点,对其进行低周往复荷载试验和有限元模拟,分析了各设计参数对试验节点滞回性能、承载能力、节点刚度、延性和耗能能力等指标的影响.研究结果表明:盖板厚度由14 ...     

复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点抗震性能试验研究

借鉴方钢管混凝土柱-钢梁外肋环板节点形式,将非梁柱连接面的柱两侧外肋环板改为竖贴于柱侧的竖向肋板并伸出与梁翼缘焊接,同时设置锚固腹板,形成复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点。通过7个梁柱组合体试件的低周反复荷载试验,分析各试件的破坏过程及特征,并对试件的滞回性能、承载力、延性、耗能能力和承载力及刚度退化等抗震性能进行研究。研究结果表明：节点的破坏形态基本相同,梁端先屈曲,形成塑性铰;锚固腹板可有效提高节点的承载力和变形能力;竖向肋板外伸长度可提高试件的初始刚度,使梁端塑性铰外移,有效保护节点核心区;试件的滞回曲线呈明显的梭形,具有良好的承载力、延性及耗能能力;试件在整个加载过程中刚度退化现象明显,承载力退化很小,可应用于抗震设防地区。     

带U形连接件的加强式梁柱弱轴端板连接节点抗震性能研究

对带U形连接件的肋板加强式钢梁-H形钢柱弱轴端板连接节点的抗震性能开展数值研究。在验证有限元模型准确性的基础上,分析了U形连接件厚度、加强肋板长度、加强肋板高度和梁端端板厚度对该节点破坏模式、抗弯承载力及抗震性能的影响。结果表明：该节点属于典型的梁柱半刚性连接节点,具有较好的转动能力;在H形钢柱弱轴设置U形连接件可使其与柱腹板和翼缘形成箱形节点域,增大节点域体积和抗剪切变形能力,提高节点抗弯承载力。U形连接件厚度取为0.83tf～1.16tf (tf为柱翼缘厚度)时,梁端形成塑性铰并先于U形连接件发生破坏;设置端板加强肋板可使梁端塑性铰远离节点区,避免钢梁与端板连接处焊缝应力集中,满足“强节点、弱构件”的抗震设防目标。同时提出了梁端端板厚度和加强肋板构造的建议取值,可供工程设计参考。     

多层钢框架半刚性端板连接的循环荷载试验研究

为研究多层钢框架半刚性梁柱端板连接的抗震性能,对8个不同构造端板连接足尺试件进行了循环荷载试验研究, 分析了端板厚度、螺栓直径、端板外伸加劲肋、柱腹板加劲肋、平齐式和外伸式等因素对节点承载力、转动刚度、极限转动 能力、耗能能力、延性和极限破坏状态的影响。试验结果表明,半刚性梁柱端板连接具有良好的延性和耗能能力,可以应用 于多层抗震钢框架中。根据试验结果及相关分析,提出了多层抗震钢框架中端板连接的标准构造为:两端外伸,设置柱腹 板加劲肋和三角形端板加劲肋,柱翼缘在端板外伸边缘上下各100mm范围内局部加厚,厚度与端板厚度相同。对提高端 板连接节点的抗震性能提出了宜采用大直径螺栓、中等厚度端板的设计建议。本文还在"强节点,弱构件"抗震设计一般原 则的基础上提出了"强连接,弱板件"的端板连接抗震设计概念。     

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。     

方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点抗震性能试验研究

钢管混凝土柱-钢梁节点符合装配式结构发展需求,在工程中得到广泛应用。而以往震害发现,钢梁与柱壁焊缝在地震中易断裂而导致结构破坏。因此,将外肋环板与隔板贯通节点相结合,提出一种上环下贯式方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点。设计5个不同连接方式、柱形式和竖向肋板尺寸的方钢管混凝土柱-钢梁节点构件,通过低周往复荷载试验分析节点的破坏模式、滞回性能、延性和耗能能力。研究结果表明：所提出的新型方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点具有良好的抗震性能,等效黏滞阻尼系数比全螺栓节点高30%以上,满足强柱弱梁设计准则。上环下贯式比环板式节点具有良好的延性性能,方钢管混凝土柱能有效提高节点的承载能力和刚度,改变竖向肋板厚度和采用全螺栓连接形式对节点破坏模式影响显著。     

不同构造对装配式钢管再生混凝土框架节点抗震性能的影响研究

提出了双L形带加劲肋节点,该节点由焊接在钢管柱上的双L形带加劲肋组件、节点区域钢管及双L形带加劲肋组件上的梁段区域构成.为研究所提出节点的抗震性能,进行了双L形带加劲肋节点、双L形无加劲肋节点、直板连接型节点、焊接型节点的低周反复荷载试验,分析比较了不同节点的破坏特征、承载力、滞回特性、延性、刚度退化、耗能能力.结果 表明:不同构造对装配式钢管再生混凝土框架节点抗震性能影响较大.焊接型节点承载力和延性较差,直板连接型节点中双直板连接型节点抗震性能优于三直板连接型节点.双L形带加劲肋节点的承载力、刚度及耗能能力显著提高.双L形强化加劲肋节点构造简单,三角加劲肋高度的增加提高了该节点的抗震性能.     

不同外加强环形式的方钢管柱-H型钢梁节点抗震性能试验研究

通过对外加强环进行切割,设计了4个不同外加强环式的冷弯方钢管柱-H型钢梁节点试件,对其进行水平低周反复试验和ABAQUS有限元分析。探讨外加强环形式对节点破坏形态、承载力、延性、耗能性能及应变分布的影响。研究表明:4个试件均在梁端形成塑性铰;梁柱节点域及外加强环未出现明显变形,表现出良好的抗震性能;外加强环边角切割过的节点,承载力没有降低,而延性、耗能能力有一定的提升,且节省了材料。     

设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

为研究设置加劲肋的双层钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个试验轴压比为0.4的模型试件进行了恒轴力下的拟静力试验。通过改变加劲肋、中部钢管混凝土暗柱的布置形式,研究该组合剪力墙在水平反复荷载作用下的破坏机理、滞回性能、变形能力以及耗能能力。试验结果表明：试件破坏时底部墙体钢板均发生了屈曲,呈现典型的压弯破坏特征;试件具有良好的延性和耗能能力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中仅设置纵向加劲肋对承载力提高不明显,仅设置横向加劲肋可以略提高试件的承载力,而双向加劲肋的设置将较明显提高试件的承载力;在双层钢板-混凝土组合剪力墙中部增设钢管混凝土暗柱可以较为明显地改善试件的承载力与延性。