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.     

基于OpenSees的钢筋混凝土框架节点抗震性能影响因素分析

为了研究低周反复循环荷载作用下混凝土框架节点的抗震性能,本文采用有限元软件OpenSees对其进行数值模拟分析.主要研究了节点核心区混凝土非线性抗剪切性能、核心区梁柱纵筋锚固滑移性能、梁柱混凝土强度等级三方面因素对节点抗震性能的影响.通过对比分析,得出核心区梁柱纵筋锚固滑移性能对节点抗震性能影响最大;节点核心区混凝土应具有足够的抗剪切强度,但盲目的靠提高剪切性能寻求较好的节点抗震性能是没有意义的.核心区抗剪性能的提高应该和粘结强度提高及混凝土强度等级提高等其它因素结合起来,才能很好地提高混凝土框架节点的抗震性能;同时得出梁柱混凝土强度等级对节点抗震性能影响很小的结论.     

梁柱“上焊下栓”节点受力性能

为研究"上焊下栓"节点梁塑性铰与拼接区滑移出现的先后顺序及拼接区耗能所占的比例,通过改变翼缘拼接板的截面面积,设计了2组试件,利用有限元软件ABAQUS对其进行了单调荷载和低周往复荷载作用下的有限元分析;同时以梁柱"上焊下栓"节点的BASE试件为例,对比分析了梁柱"上焊下栓"节点BASE试件与相同参数的"互"字形节点和传统栓焊混合节点的破坏模式、滞回曲线以及骨架曲线。结果表明:当翼缘拼接板为翼缘截面面积的2/3倍～1.0倍时,拼接区的板件变形和滑移能得到充分发展;当翼缘拼接板为翼缘截面面积的1.0倍～4/3倍时,梁拼接区的板件变形和滑移未能得到充分发展;在低周往复荷载作用下,2组"上焊下栓"节点的破坏模式相似,当梁端位移角约为0.024 rad时,梁下翼缘与拼接板开始出现滑移;当梁端位移角约为0.036 rad时,塑性铰出现在悬臂梁上;在整个加载过程中,梁拼接区的板件变形和滑移的耗能占总耗能的39%～45%;梁柱"上焊下栓"节点BASE试件的延性、耗能性能以及变形能力低于相同参数的"互"字形节点,但略高于传统栓焊混合节点。     

LY315钢材带悬臂梁段拼接梁柱节点抗震性能试验研究

带悬臂梁段拼接梁柱节点是我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》推荐的节点设计形式之一,为研究LY315钢材带悬臂梁段拼接梁柱节点的抗震性能,开展了高强度螺栓抗滑移系数试验及梁柱节点循环加载试验,试验获得了该类型节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及延性系数等,探讨了悬臂梁段长度对该类型节点抗震性能的影响。试验研究结果表明：对于LY315钢材,采用钢丝刷清除浮锈的表面处理方式所得螺栓抗滑移系数为0.29;以此钢材制作的带悬臂梁段拼接梁柱节点试件滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;3个试件在加载终止时转角均超过0.04rad且试件的延性系数均大于4,表明该类型节点具有良好的变形性能及延性;随着悬臂梁段长度的增加,试件的累积耗能能力有所降低,这是螺栓的滑移耗能造成的;随着悬臂梁段长度的增加,节点的承载力则略有提高,而悬臂梁段长度的变化对试件的延性及刚度退化影响不大。     

钢框架带悬臂梁段拼接节点的承载特性分析

通过有限元计算研究钢框架带悬臂梁段等强拼接节点与可滑移拼接节点的承载特性,得到两者的弯矩一转角曲线和变形、破坏形态,分析不同拼接强度对节点承载性能的影响。经过分析发现虽然可滑移拼接节点的梁翼缘腹板拼接均有所削弱,但其极限承载力并未降低,且转动能力比等强拼接节点提高34．8％;进一步对可滑移拼接节点的变形进行分析,发现滑移能显著提高节点的塑性转角,并给出滑移对转角贡献的公式,与有限元计算结果吻合较好。在对比分析的基础上,给出钢框架带悬臂梁段拼接节点的“强焊弱栓”设计建议,供设计参考。     

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。     

钢管混凝土梁柱长圆孔变型性高强螺栓节点抗震性能试验研究

设计钢管混凝土梁柱长圆孔变型性高强螺栓节点,上下节点板通过高强螺栓拼接连接钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁,并引入长圆形螺栓孔以提高节点的延性变形性能。本文通过两个长圆孔变型性高强螺栓节点试件及两个传统焊接节点试件的低周反复加载试验,对不同连接方式节点在地震作用下的承载力、延性变形能力、耗能能力、滞回性能进行研究与对比。试验结果表明,螺栓节点满足节点承载能力,同时其延性性能好于传统焊接节点,节点的延性变形能力通过螺栓在长圆孔中的滑移有明显提高。与焊接节点相比较,最终两个长圆孔变型性螺栓节点发生延性破坏,较大程度地改善了节点的抗震性能。     

长圆孔变型性高强螺栓节点抗震性能试验研究

带悬臂梁段全螺栓拼接的梁柱刚接节点,螺栓孔开成长圆形来提高节点的抗震性能。通过3个长圆孔变型性高强螺栓节点及1个对比节点试件的低周反复加载试验,研究了节点在地震作用下的承载力、延性变形能力、耗能能力、滞回性能,并与传统栓焊节点性能作对比。试验结果表明,这种节点的延性好于传统栓焊节点,通过螺栓在长圆孔中的滑移,可明显提高节点的延性变形能力。最终节点延性破坏,3个试件梁端塑性转角分别达到0.0500 rad、0.0560 rad、0.0523 rad,位移延性系数分别为7.14、5.03、4.51,而栓焊节点的塑性转角与位移延性系数仅能达到0.0204 rad与2.28,较大程度地改善了节点抗震性能。     

斜撑对装配式钢框架梁柱拼接节点抗震性能影响研究

针对装配式钢框架带柱座梁柱拼接节点连接受力复杂、强度和刚度影响因素多等问题,应用非线性有限元软件ANSYS对带斜撑和无斜撑的两种节点进行数值模拟,研究斜撑对装配式钢框架梁柱节点的滞回性能、极限承载力、延性系数、破坏模式等抗震性能的影响。结果表明:斜撑的设置,可较大幅度地提高节点的刚度和承载力,对于螺栓型连接的梁柱节点,斜撑的设置使其承载力提高3倍多,焊接节点的承载力提高约50%,延性系数提高约70%;且有效地转移了塑性铰,使节点破坏位置位于斜撑之外的桁架梁上,起到保护节点的作用,符合"强节点,弱构件"的设计要求。同时反复荷载作用下的滞回曲线更加饱满,具有更好的抗震性能。     

一种经济适用的钢梁螺栓拼接法

针对钢梁螺栓拼接节点的受力机理和设计方法进行对比分析,得出一种传力明确、计算简便、用料经济的设计方法(S-F法),并对此进行了单调和循环加载的有限元模拟分析。结果表明:S-F法螺栓数量明显减少,在摩擦系数相同时,与其他方法相比螺栓数量减少了27%;翼缘拼接只能承担翼缘净截面达到屈服时的弯矩,剩余的弯矩必须由腹板承担;在地震作用下,当荷载达到0.88倍的极限值时,S-F法拼接节点出现了滑移,增大了连接的转动能力,表现出更好的抗震性能。     

矩形钢管混凝土柱-H形钢梁下栓上焊隔板贯通节点抗震性能试验研究

为研究新型矩形钢管混凝土柱-H形钢梁下栓上焊隔板贯通节点的抗震性能,设计了槽孔型、圆孔型和焊接型下栓上焊隔板贯通节点足尺试件,通过进行低周往复加载试验,考察不同的腹板连接构造形式对下栓上焊隔板贯通节点抗震性能的影响,并针对各试件的破坏特征和承载力、刚度、延性及耗能能力等抗震性能指标进行了试验数据的分析。最后运用力学分析的方法对节点的抗弯能力进行了理论研究,并与试验结果进行了比较。结果表明,不同的腹板连接构造对节点的抗震承载力影响不大,但对节点的延性、刚度和耗能能力有较大影响;适当降低节点域的刚度有利于改善节点的耗能性能;螺栓滑移能提高节点的耗能能力,对刚度退化的影响不大;圆孔型和焊接型节点具有较好的延性和较高的刚度;理论推导得出的节点抗弯承载力与试验结果相差在10%左右,且计算结果偏于安全。     

新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

基于已有的异形钢管混凝土-钢梁节点,提出并设计了带侧板连接新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点.通过拟静力加载试验,系统分析了新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点的受力机理及抗震性能,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、承载能力等各项抗震指标.同时探讨了在低周反复荷载作用下,节点破坏特征及抗震性能.结果表明:随着荷载的增加,节点在屈服以后能够产生较强的耗能能力,具有良好的抗震性能.同时由于侧板的设置,使得塑性铰出现在钢梁上,形成梁铰破坏机制,满足建筑结构所要求的"强柱弱梁,强节点弱构件"的抗震设计.     

装配式钢结构抗震性能研究进展

对近年来有关装配式钢结构抗震性能的研究成果进行了归纳,主要总结新型装配式节点、抗侧系统(支撑和墙体)以及结构体系的抗震性能。综合论述了装配式刚接节点、自复位节点和损伤控制节点的主要研究成果;对新型装配式支撑和墙板的抗震性能进行了评述,认为目前应加大新型冷弯薄壁型钢预制装配式墙板的开发和推广力度;总结了装配式钢结构整体抗震性能数值分析和试验研究现状,认为应恰当运用多尺度有限元模拟技术和实时混合模拟技术,实现对装配式钢结构抗震性能的准确评估。最后,通过对现有研究成果与应用现状的分析,提出应将"震后可恢复功能"的抗震设计思路应用于新型装配式钢结构,进而提出装配式钢结构抗震性能研究与设计的"系统观点"。     

外挂整体装配式墙体及连接抗震性能研究

提出两种新型节点——U型连接节点和T型吊挂可控滑移节点,用于连接外挂预制墙板与钢框架主体结构,其中对用T型吊挂可控滑移节点的外挂预制墙板加设保温装饰层,实现墙体-保温-装饰一体化。为了研究地震作用下外挂预制墙板钢框架的抗震性能,设计加工3个单层单跨试验构件,即纯框架试件、采用U型连接节点和T型吊挂可控滑移节点连接的外挂预制墙板钢框架试件,并进行低周往复加载试验,详细对比了3个试件的破坏模式、荷载-位移滞回曲线、刚度退化规律及耗能能力等。研究结果表明:U型连接节点和T型吊挂可控滑移节点都能有效保证外挂预制墙板在地震作用下不脱落,且变形较小;外挂预制墙板和钢框架结构整体表现出良好的抗震性能和变形能力。     

加气混凝土墙板摇摆节点抗震性能试验研究

为改进传统勾头螺栓连接节点加气混凝土(ALC)墙体的抗震性能,设计两种新型"摇摆式"连接节点,通过12面ALC填充墙体的拟静力试验,分析不同节点形式的墙体破坏特征和ALC填充墙体对钢框架抗侧力性能的影响,并在理论分析的基础上,总结得出拼接板材抗侧刚度的简化计算公式。     

拼接缝对装配式RC结构节点抗震性能的影响

为研究拼接缝对装配式RC结构节点抗震性能的影响,提高结构抗震能力,设计并制作了6个节点试件,通过低周反复荷载试验测出节点的破坏形态和滞回曲线。在此基础上用ABAQUS有限元软件,分析拼接缝对不同类型节点抗震性能的影响和拼接缝在节点梁上的最优位置。结果表明:设置拼接缝对边节点的抗震性能影响大于中节点,拼接缝在梁上的位置变化对中节点的抗震性能影响大于边节点; 相同工况下中节点峰值承载力比边节点高30%,破坏位置的位移比边节点大约32%,耗能能力显著强于边节点; 节点梁上的拼接缝位置变化对节点承载力、刚度退化、延性、耗能能力存在影响; 拼接缝在梁上的最优位置为拼接缝距核心区约2/9梁跨长,最不利位置为距核心区约1/3梁跨长,在实际工程中应尽量合理设置拼接缝位置; 装配节点梁上的拼接缝随着距离节点核心区长度的增加,节点主裂缝的位置逐步由核心区梁端变成拼接缝界面处,破坏方式逐步由梁端弯曲破坏变为梁端剪切破坏。     

矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点的抗震性能与恢复力模型研究

为研究矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点抗震性能,对5个单边高强螺栓连接节点试件和1个常规高强螺栓连接节点试件进行了拟静力试验,研究了矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化等抗震性能指标,对比了单边高强螺栓与常规高强螺栓连接节点抗震性能的差异性;分析了节点构造参数对单边高强螺栓连接节点抗震性能的影响,根据节点滞回特性和单边高强螺栓受力特点提出了节点恢复力模型。研究结果表明:节点试件的破坏模式中单边高强螺栓均产生滑移现象;节点试件的滞回曲线捏缩严重,滞回曲线呈反S形,且有明显滑移直线段;节点试件初始转动刚度约为常规高强螺栓连接节点的70%,单边高强螺栓滑移使节点具有很大的转动变形能力,节点试件的极限转角为0.06~0.08 rad;节点的受弯承载力与常规高强螺栓连接节点基本一致,单边高强螺栓能够满足节点承载力设计要求;节点试件的等效黏滞阻尼系数为0.15~0.17,等效耗能系数为1.29~1.77,延性系数为1.62~2.26,其耗能和延性性能均低于常规高强螺栓连接节点;通过设置端板加劲肋可有效提高节点试件的抗震性能,设置内隔板对节点试件的抗震性能提高效果不明显;提出的节点恢复力计算模型与节点试件的试验曲线吻合较好。     

上焊下栓节点钢框架力学性能研究

为了研究上焊下栓节点钢框架的抗震性能,设计了2种单榀单跨2层平面钢框架,节点形式分别为带悬臂梁普通栓焊节点和上焊下栓节点,利用有限元软件ABAQUS对钢框架进行低周往复荷载加载分析,对比2种钢框架的破坏模式、滞回性能、耗能能力等;同时为了研究上焊下栓节点钢框架翼缘拼接板宽度和厚度对其力学性能的影响,设计了2组试件,对其进行有限元加载分析。结果表明：上焊下栓节点钢框架的滞回曲线更饱满、延性和耗能能力更好、刚度退化更慢。拼接板的宽度对上焊下栓节点钢框架的力学性能影响不大,建议宽度取值大于梁下翼缘宽度20～40 mm;随着拼接板厚度增大,上焊下栓节点钢框架的滞回性能、承载能力、变形能力及延性显著提高,建议厚度取值大于梁下翼缘厚度2 mm左右,此时钢框架的力学性能最优。     

预制混凝土框架结构抗震性能研究综述

介绍了预制混凝土框架结构抗震研究的最新进展,包括预制混凝土框架后浇整体式节点、预应力拼接节点、全装配式节点的抗震研究和预制混凝土框架结构抗震研究情况.总结了预制混凝土框架结构各类节点的抗震性能,指出了全装配式节点和预制结构整体抗震性能是今后需要进一步研究的内容.     

带悬臂梁段拼接的异型节点弱轴连接的抗震性能有限元分析

为研究带悬臂梁段拼接的异型节点弱轴连接形式的破坏形态及抗震性能,应用ABAQUS软件对该异型节点进行分析。分析在柱端位移循环荷载作用下,带悬臂梁段拼接的异型节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数、刚度退化曲线、承载力及延性系数等,并与标准异型节点进行对比。分析表明:与标准异型节点相比,带悬臂梁段拼接的异型节点的承载力和刚度虽有所降低,但位移延性和耗能系数均有显著提高,具有更好的抗震能力。