联肢模块化钢结构中节点抗震性能试验研究

提出一种新型模块化钢结构体系,将改进的模块单元间隔布置并通过联肢单元联接,避免叠梁并柱产生的结构冗余.针对新型结构体系的装配特征,提出一种两侧分别为全焊接与全栓接的梁柱节点.开展3根十字形足尺节点试件的拟静力试验,研究节点的抗震性能,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力,探讨竖向拼接螺栓连接方式和...     

外加强环筋式T形钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点数值分析

运用有限单元法对外加强环筋式T形钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点进行抗震性能分析,通过改变梁的配筋率、梁柱线刚度比、混凝土强度、牛腿截面,分析各参数对节点抗震性能的影响。结果表明:梁的配筋率对节点的承载力和抗震性能影响程度最大,梁的配筋率的降低导致抗震性能变差;梁柱线刚度比增加对节点承载力影响不大;在混凝土中加设牛腿,增加节点刚度,使塑性铰外移,梁先破坏,满足结构设计的"强柱弱梁"原则,牛腿腹板和翼缘的减小导致节点的极值荷载略微降低;混凝土强度增加,其脆性也加强,延性和耗能性能变差,混凝土强度对该类节点的承载力和抗震性能影响很小。     

梁端水平加腋空间结构地震反应分析

试验研究表明梁端水平加腋偏心节点随着腋宽的增加,梁与柱相交腋部抗弯能力提高,梁端塑性铰有向与等截面梁相交的加腋处转移的趋势.本文是基于以上研究,用有限元分析方法对一栋有梁端水平加腋的加腋偏心节点空间结构和一栋普通偏心节点的空间结构在地震作用下的受力性能进行分析、比较,研究塑性铰从梁柱交界面发生转移后对整体结构抗震性能的影响.     

矩管混凝土柱-SRC梁型钢贯通节点抗震性能试验研究

提出一种适用于快速施工的新型矩管混凝土柱-SRC梁型钢贯通节点形式。参考实际两种建筑规格,设计4个节点试件,基于拟静力荷载试验,探讨节点试件抗震性能,分析各试件的破坏现象、滞回性能、刚度、延性及耗能能力等抗震性能。结果表明：节点的破坏形态为梁端混凝土压坏,型钢翼缘屈曲,形成塑性铰;试件的滞回曲线相对饱满,刚度退化明显,延性系数在2.33~3.8之间,等效黏滞阻尼系数在0.283~0.4之间。与已有节点对比,新型节点刚度大,同时避免了核心混凝土浇筑困难的问题。     

实复及空复式钢管混凝土梁柱节点抗震性能分析

为了对比分析实复式与空复式钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS对实复式钢管混凝土柱-钢梁节点进行了模拟,并与实测试验数据进行了对比.通过建立空复式钢管混凝土柱-钢梁节点模型,完成了实复式及空复式钢管混凝土梁柱节点的抗震性能对比分析.结果表明,实复式钢管混凝土柱-钢梁节点的延性系数、耗能能力、强度退化和刚度退化等抗震性能指标均优于空复式钢管混凝土柱-钢梁节点.     

T形钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁外加强环筋式节点抗震性能分析

运用ABAQUS有限元软件对T形钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁外加强环筋式节点进行抗震性能分析,通过改变牛腿长度、环筋直径﹑环筋布置方式和轴压比,分析了各参数对节点抗震性能的影响。结果表明:牛腿能增加此表节点的刚度,使塑性铰外移,满足结构设计中"强柱弱梁"的原则;设置加强环筋可明显提高节点的极限承载力和初始刚度,增强节点的抗震性能,使节点的破坏形式由脆性破坏变为延性破坏;增大环筋直径能增加节点梁柱相对转角的刚度,但直径过大会导致钢管混凝土的材料性能不能充分利用;轴压比在0.2~0.6范围内变化对节点的抗震性能影响较小。     

翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点受力性能试验

目的试验研究翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点的受力性能,考查翼缘削弱程度以及削弱方式对其受力性能影响.方法在钢筋混凝土梁端翼缘内预埋刚度调节盒,使得梁端塑性铰外移,通过制造6个翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点模型试件,并对试件进行拟静力试验,研究该类型节点的破坏机理;通过改变梁端翼缘内预埋刚度调节盒的数量和方式等参数,考察该类型节点破坏的主要影响因素.结果梁翼缘预埋刚度调节盒对框架梁刚度的调节明显;梁端塑性铰出现在刚度调节盒所处位置,可实现塑性铰外移;试验测得节点的位移延性系数均不小于5.3,抗震性能较好.结论翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点可明显改善普通梁柱节点的抗震性能,通过在梁柱节点翼缘处设置适当数量的刚度调节盒,可更易实现"强柱弱梁"的抗震设防目标.     

新型钢——混凝土梁柱组合节点力学性能研究

建立三维有限元模型,分别对钢筋混凝土梁柱节点和新型钢管混凝土柱-钢骨混凝土梁节点的力学性能进行研究。钢骨采用格构式构造,即采用角钢代替梁中纵向钢筋,用钢量不会增加很多,用薄钢板代替箍筋,角钢可以和混凝土很好的协同工作,节点不采用传统的加强环式连接,而是将其直接穿过柱拉通。结果表明,新型节点可很好传递梁端弯矩和剪力,初始刚度大,且延性好,有很长的屈服平台,屈服后承载力下降不多,抗震性能优越。破坏时柱钢管应力较小,没有出现屈服,柱内核心混凝土大部分处于受压状态,应力较小。节点域和柱变形极小,说明该种节点整体性很好,刚度大。破坏时塑性角外移,避免了节点域的脆性破坏,符合强节点,弱杆件的抗震设计原则。     

新型钢结构装配式节点有限元分析

在既有的钢结构梁柱外伸端板连接节点的基础上,提出一种新型钢结构装配式节点,利用ANSYS有限元软件进行单调递增荷载和循环往复荷载作用下的数值分析.通过将新型节点在单调递增荷载作用下的节点抗弯刚度与EC3规范下的节点刚度量化规定进行对比,得出结论:新型节点是一种刚性节点.通过将新型节点与既有的梁柱外伸端板连接节点在单调递增荷载下的破坏模式、屈服位移、极限位移进行对比;在往复荷载作用下的滞回曲线、粘滞阻尼系数进行对比,得出结论:新型节点具有更好的节点强度、延性和耗能性能,新型节点破坏处外移至节点核心区以外,满足“强节点弱构件”的抗震要求,端板厚度增加,可提高节点承载能力.     

门式刚架梁柱节点抗震性能分析

以唐山市某一成品库钢结构单层厂房为工程背景,用ABAQUS软件建立其梁柱节点模型,并对该模型梁端施加低周反复荷载,得到荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度曲线等,用来分析节点的抗震性能.并通过改变连接梁柱节点端板的厚度以及增加柱斜加劲肋,来研究它们对节点的抗震性能的影响.分析结果表明:(1)通过适当增加端板厚度可有效的提高梁柱节点的抗震性能和节点刚度,具体来说以增加端板厚度2 mm最为有效;(2)添加斜加劲肋可以使节点抗震性能得到提高,但效果不如增加端板厚度;(3)节点在正向的抵抗变形能力要大于负向的抵抗变形能力.     

工业化装配式高层钢结构新体系关键问题研究和展望

简要分析了工业化装配式钢结构建筑发展面临的重大机遇,指出我国建筑业粗放式的生产和建设模式必须向绿色化、工业化、信息化转型升级,发展全寿命绿色建筑及工业化装配式钢结构体系是必由之路.研发了工业化装配式高层钢结构多种新体系以及新节点和新构造,包括装配式斜支撑高层钢结构、桁架梁-方钢管柱结构体系新体系、模块化装配式角钢桁架梁柱体系、震后可恢复功能装配式预应力钢框架、装配式摩擦耗能复位框架-支撑结构体系、盖板装配式钢板剪力墙体系.通过理论分析和实验研究了工业化装配式钢结构整体稳定、抗震性能、梁柱节点连接性能、装配式钢结构快速建造、全预制楼板体系和叠合式楼板体系性能、外挂式墙板配套连接构造性能等关键问题并取得成果.对进一步推进工业化装配式钢结构建筑发展进行了展望.     

钢结构梁腹板开圆孔组合节点性能数值分析

为了了解混凝土楼板组合效应对梁腹板开圆孔型节点性能的影响,用软件ABAQUS建立此类组合节点的有限元模型,完成考虑其尺寸、削弱参数变化的数值分析.研究结果表明:混凝土楼板的组合效应增强了节点的强度和刚度,加大了节点在梁柱根部发生脆性破坏的可能性且影响了腹板开圆孔节点的破坏模式.同时考虑组合效应后,节点的临界开孔半径比不考虑组合效应下的临界开孔半径大.在此基础上提出了在考虑混凝土楼板组合效应的情况下民用中高层钢结构节点的合理开孔尺寸.     

双层不规则布置梁加强环式梁柱节点承载力及刚度

针对钢结构设计的难点——特殊的不规则布置梁柱连接节点的设计进行了研究。首先介绍了双层不规则布置梁加强环式梁柱节点的足尺模型试验,考察了该类型节点的受力性能和破坏机理。然后对试验模型进行了相应的有限元数值模拟,验证了该有限元模型和分析方法的合理性。在此模型基础上,利用有限元程序进行了参数分析。最后综合试验和有限元分析结果,提出了双层不规则布置梁加强环式梁柱节点承载力和刚度的计算方法,可供实际工程设计参考。     

新型梁柱拼接外套筒式节点抗震性能研究

为解决传统方钢管柱-H型钢梁连接节点焊缝量较大、装配不便和抗震性能较差等问题,提出了一种新型梁柱拼接外套筒式节点.通过足尺寸拟静力试验和ABAQUS有限元模拟,考察了节点的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线和耗能性能等,并分析了轴压比、角钢及加劲肋板厚、外套筒板厚3个参数对其抗震性能的影响.结果表明:该节点在循环加载后期梁端出现了塑性铰,符合"强柱弱梁,强节点弱杆件"的设计原则;节点滞回曲线较为饱满,延性系数达到9.06,耗能系数为0.264～0.328,新型节点抗震性能良好;角钢及加劲肋板厚是影响节点抗震性能的重要因素,在12 mm厚度时得到最优线位移延性系数为11.24.     

装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点抗震性能

结合装配式节点和钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)梁节点各自优点,提出新型装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点.为探讨该类节点抗震性能,对8个足尺劲性装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点进行了低周往复荷载试验研究,考察了柱轴压比、梁柱连接角度(45°、90°)、梁柱位置(中间节点、边节点)对该类节点抗震性能的影响,对节点破坏形态、失效机制、滞回性能、骨架曲线、位移延性和耗能能力进行分析.采用ABAQUS程序建立节点的精细有限元模型,验证了其正确性.研究表明:该类节点具有"强钢管混凝土柱-弱钢筋混凝土梁"、"强节点-弱构件"的理想失效机制和较高承载力,试件加载至3~4.5倍屈服位移时因套筒位置附近纵筋拉断而破坏;节点耗能能力较强,变形能力较好,45°节点的平均位移延性系数3,90°节点的平均位移延性系数4.     

新型损伤可控的钢结构梁柱节点受力性能研究

为实现钢结构框架节点地震损伤后可修复,提出一种新型损伤可控的钢结构梁柱节点,利用开孔板、连接板和高强螺栓的塑性变形耗散地震能量,来保护梁、柱主要构件。通过有限元软件ANSYS对6个构件进行数值模拟计算,分析开孔板的厚度、尺寸的不同对节点力学性能的影响,得出节点的应力状态、荷载位移曲线,结果表明:新型节点基于可更换、可修复、损伤可控的思想,节点具有良好的延性,提高了结构的抗震性能和安全可靠度。     

火灾后钢管混凝土柱与H型钢梁节点抗震性能的有限元分析

对火灾后钢管混凝土柱与钢梁节点抗震性能进行分析。对所要研究的3组试件进行有限元建模,计算节点耗能能力,并分析不同荷载比、不同梁柱刚度比情况下结构的受力性能。通过有限元计算发现,所研究的三组试件平均等效粘滞系数为0.3357,表现出良好的耗能能力;通过参数分析可知,在其他条件不变的情况下,随着钢管混凝土柱荷载比逐渐增大,其承载力逐渐降低,且进入强化阶段后,其刚度也随着荷载比的增加而减小,强化阶段变短;同时,在只改变梁柱刚度比的情况下,试件承载力和刚度与梁柱线刚度比呈正相关关系,随着梁柱线刚度比的增大,位移延性也略微增加。火灾后的钢管混凝土柱与钢梁节点抗震性能较强,安全性能可靠。     

无黏结预应力装配式框架结构地震易损性分析

为研究无黏结预应力装配式框架结构的抗震性能,首先采用有限元软件Open SEES中的梁柱节点单元模拟无黏结预应力梁柱节点,并与试验结果进行验证.然后,按照场地条件选取18条地震动记录,以预应力筋屈服和最大层间位移角作为结构的损伤指标,建立地震需求模型.最后,采用IDA方法对一栋6层无黏结预应力装配式框架结构和现浇框架结构进行易损性分析,得到两种结构的IDA曲线和易损性曲线.研究结果表明:在水平地震作用下,柱截面尺寸和配筋相同、梁截面尺寸和受弯承载力相同时,在防止倒塌性态点处,装配式结构的最大层间位移角和地震动强度指标均小于现浇结构;当地震动强度较小时,装配式框架结构和现浇框架结构的抗倒塌能力接近,但随着地震动强度的增大,在防止倒塌性态点处,装配式框架结构的抗倒塌能力比现浇框架结构弱.     

钢管混凝土梁柱新型连接节点抗震性能试验

为进一步研究钢管混凝土桥墩在地震作用下的变形与破坏机理,促进钢管混凝土墩柱在桥梁中的应用,提出一种新型的钢管混凝土梁柱节点,并对新型节点试件与传统一体化浇筑的节点试件进行了轴压和水平低周反复荷载共同作用下的试验.考察了节点不同浇筑方式、钢管柱不同埋深、选用不同屈服强度钢管对该类节点的抗震性能的影响,对节点破坏形式、滞回曲线、变形能力、累积耗能等抗震指标进行对比分析.结果表明:新型节点试件相对传统节点,钢管与混凝土粘结良好,无明显滑移或脱开破坏;试件的延性和耗能都相对于传统节点试件稍有提高.对于设计为耗能元件的构件,柱选用屈服强度低的钢管比屈服强度高的钢管耗能效果更好,并且能够更好的保证连接梁的完整性.     

树状柱钢框架梁柱连接节点加强形式的有限元分析

根据钢框架强节点弱构件的抗震设计原则，以两种方式对树状柱梁柱节点进行加强，然后用三维有限元模拟分析，并进行对比。ANSYS模拟结果表明，采用这两种形式能将塑性铰从梁柱节点外移，大大缓解节点的应力状态，提高结构的抗震性能。