钢框架梁端翼缘扩大型节点低周反复荷载试验研究

针对钢框架梁端翼缘扩大型节点进行4个1∶2缩尺比例的模型试验,深入研究梁端翼缘侧板加强型节点和梁端翼缘圆弧扩翼型节点在低周往复荷载作用下节点的屈服荷载、极限荷载、滞回曲线、骨架曲线、延性和耗能能力等抗震性能。为了比较分析,还设计制作了1个普通栓焊节点试件。试验结果表明,4个梁端翼缘扩大型梁柱节点均达到了抗弯钢框架连接的抗震要求,而普通栓焊节点试件由于梁柱焊缝根部的脆性破坏制约了梁柱节点的塑性发展;梁端翼缘侧板加强型节点由于侧板与梁翼缘对接焊缝的影响使得焊接热影响区母材变脆而发生脆性撕裂,致使节点的耗能性能受到影响;梁端翼缘圆弧扩翼型节点的抗震性能优于梁端翼缘侧板加强型节点。建议在实际工程中,采用圆弧渐进式过渡的梁端翼缘扩翼型节点,可以有效保证梁柱节点连接的塑性变形和耗能能力。     

削弱梁翼缘连接轻钢框架的低周反复荷载试验

通过两跨两层削弱梁翼缘连接轻钢框架试件的低周反复加载试验,研究了结构在地震作用下的滞回性能、耗能机制、耗能能力、刚度退化和破坏形态。结果显示,削弱梁翼缘连接轻钢框架具有很好的抗震性能,梁上塑性铰首先出现在翼缘削弱截面处,节点域耗能能力强,本文结论可为多层削弱梁翼缘连接轻钢框架的抗震设计提供依据。     

翼缘削弱型节点空间钢框架在低周反复荷载

为研究翼缘削弱型节点空间钢框架在低周反复荷载作用下的抗震性能,采用有限元分析软件ABAQUS对普通节点和翼缘削弱型节点的空间钢框架模型进行有限元模拟,对2种钢框架模型的破坏形式、承载力、滞回性能、耗能能力、强度及刚度退化性能等进行了对比分析。结果表明:翼缘削弱型节点可使梁端塑性铰外移至梁端翼缘削弱处,避免梁端焊缝处应力集中导致脆性破坏;翼缘削弱型节点等效粘滞阻尼系数与普通节点空间钢框架相比有明显的提高,进入屈服阶段后由于应力重分布,其刚度及承载力退化速度较普通节点空间钢框架慢,翼缘削弱型节点钢框架具有梁铰延性破坏机制,抗震性能较好。     

翼缘盖板外置型可恢复功能装配式钢框架抗震性能试验研究

为实现震后快速修复,提出一种翼缘盖板外置型可恢复功能装配式钢框架,由带悬臂梁段圆钢管柱、中间梁段及两者之间的梁柱节点连接装置组成。该框架拟通过节点域翼缘盖板的塑性变形或滑移进行耗能,从而确保梁柱等主要构件保持弹性,实现框架的震后快速修复。通过对4榀框架的低周循环荷载试验,分析框架的承载能力和破坏模式、研究翼缘盖板厚度、单侧螺栓列数、初始残余变形以及加载制度等因素对框架抗震性能的影响规律。结果表明：提出的装配式钢框架具有良好的承载能力和耗能能力,加载过程中框架的塑性损伤主要集中在翼缘盖板,具备震后快速修复的必要条件;经过多次修复且带有残余变形的钢框架极限荷载较原框架降低约0.1%,总耗能量降低约1.08%,仍然具有良好的承载与耗能能力;钢框架平均单次加载循环耗能量降低约0.8%,低周疲劳性能稳定,具有良好的抵御余震能力。     

低周反复荷载下型钢再生混凝土框架中节点抗震性能试验研究

为研究型钢再生混凝土框架中节点的破坏特征和抗震性能,进行4榀粗骨料取代率分别为0%、30%、70%、100%的1∶2.5模型试件的低周反复加载试验,观察其破坏形态和受力特点,对框架中节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、层间位移角、延性以及耗能能力等力学性能进行分析研究。结果表明:型钢再生混凝土框架中节点的典型破坏形态是节点核心区剪切斜压破坏;荷载-位移滞回曲线饱满,位移延性系数介于3.95~4.88;弹塑性极限位移角约为1/19~1/26;破坏时节点的等效黏滞阻尼系数介于0.322~0.335;随着再生粗骨料取代率的增加,型钢再生混凝土框架中节点的抗剪承载力和耗能能力有所降低,延性减小。但是相对于普通型钢混凝土框架中节点而言抗震性能降低不大。     

扩翼式连接钢框架抗震性能试验研究

为了深入研究扩翼式连接钢框架的抗震性能,设计制作了一榀1∶2缩尺比例的两层扩翼式连接钢框架,采用试验和有限元分析方法研究了扩翼式连接钢框架在低周往复水平荷载作用下的荷载-位移滞回性能、刚度及强度退化、塑性铰变形能力、耗能以及破坏模式等抗震性能。研究结果表明,扩翼式连接钢框架在低周往复水平荷载作用下,塑性铰自梁柱连接焊缝位置移出,塑性铰中心在扩翼段变截面以外位置形成,达到保护梁端连接焊缝防止发生脆性断裂的延性设计目标;扩翼式连接钢框架的荷载-位移滞回曲线表现出较好的塑性变形和耗能能力;进入屈服后随荷载增加受二阶效应影响结构的强度退化呈加快趋势;梁端翼缘截面扩大后,梁端承载力相应提高,但节点域刚度有所降低,设计中应采取构造措施对节点域进行补强,避免出现"强梁弱柱"现象。     

水平低周反复荷载作用下高效预应力叠合框架抗震性能的试验研究

介绍了两榀高效预应力混凝土 (HPC)叠合框架和 1榀 (RC)整浇框架模型试验 ,并对试验结果进行了比较。分析了 HPC叠合框架在水平低周反复荷载作用下的受力特点、裂缝开展、延性指标、耗能能力及破坏形式 ,为 HPC叠合框架结构在地震区的应用提供了试验依据。     

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。     

低周反复荷载下传统风格建筑钢筋混凝土-钢管混凝土组合框架抗震性能研究

对一缩尺比为1/2的传统风格建筑钢筋混凝土(RC)-钢管混凝土(CFST)组合框架模型进行了低周反复加载试验,研究了模型结构的破坏过程、破坏特征,得到了结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、应变特征、延性、耗能性能、刚度退化与承载力退化。试验分析表明：乳栿为模型结构的第一道抗震防线;模型结构的滞回曲线呈现出“捏缩”效应,表现出剪切滑移特征;试件破坏时,其等效黏滞阻尼系数为0.146,小于常规现代混凝土框架结构;模型框架的位移延性系数大于3.0,极限位移角为1/27,表现出良好的变形能力及抗倒塌能力。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;混凝土柱纵筋先于方钢管屈服。基于试验结果,采用ABAQUS软件对模型进行了有限元分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。在此基础上对模型进行参数分析,结果表明：随组合柱轴压比和CFST柱与RC柱线刚度比的提高,模型框架的水平承载力增大,但延性变差;随混凝土柱纵筋配筋率的增大,模型框架的水平承载力和延性均明显提高。     

低周反复荷载下二层再生混凝土框架抗震性能试验研究

通过对1榀单跨二层再生混凝土框架进行低周反复试验,研究其结构的破坏特征、滞回性能、骨架曲线、强度和刚度退化和耗能能力等。同时,利用预先设置在钢筋上的应变片研究和分析再生混凝土框架梁柱中纵筋、箍筋关键点应变在低周反复荷载下的变化规律。试验结果表明,再生混凝土框架梁端、柱脚荷载-曲率滞回曲线较丰满,有良好耗能能力。结构变形为屈服时的3.5倍时,其承载力无明显降低。再生混凝土框架具有良好的抗震性能,应用于工程实际是可行的。     

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。     

柔性连接填充墙RC框架结构抗震性能试验研究

为研究橡胶作为柔性连接材料对填充墙钢筋混凝土（RC）框架结构抗震性能的影响,以填充墙与框架之间的连接方式、砌块类型、柔性连接材料以及砂浆强度为变量,开展了7榀1/2缩尺填充墙RC框架的低周反复加载试验,对比分析各框架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：橡胶作为柔性连接材料,通过自身变形耗能能够增大填充墙的变形空间,减弱填充墙与框架之间的相互作用,有效保护墙体和框架,并使结构的耗能能力得到较大改善;柔性连接填充墙RC框架的承载力介于纯框架和刚性连接填充墙RC框架的承载力之间,但刚度退化、位移延性以及耗能能力等抗震性能指标均优于刚性连接填充墙RC框架的;对于柔性连接填充墙RC框架,橡胶的种类对RC框架的抗震性能有一定的影响,但影响不大。     

国家游泳中心方钢管受弯连接节点加强试验研究

国家游泳中心多面体空间刚架的杆件与节点之间采用全熔透的对接焊缝连接。为避免焊缝脆性破坏先于钢材破坏,实现“强节点弱构件”的设计思想,确保结构具有良好的延性,有必要对焊缝连接节点进行适当加强。对方钢管杆端承受弯矩的连接,在未加强全熔透焊缝连接的基础上,提出了贴板加强及厚管加强两种加强方式,本文对这三种连接方式进行低周反复荷载试验。对滞回特性及延性系数的分析比较表明,贴板加强和厚管加强两种方式均可使塑性铰从弯矩最大的焊缝处外移,从而较为有效地改善节点的延性,而其中贴板加强型的效果更好。在此基础上,进一步对由强屈比较小的钢材加工而成的钢管节点进行试验,表明贴板加强的方式仍能有效改善节点的延性。     

改进贴板加强的钢管受弯连接节点试验研究

由于国家游泳中心多面体空间刚架的杆件与节点之间采用全熔透的对接焊缝连接,为避免焊缝脆性破坏先于钢材破坏,实现"强节点弱构件"的设计思想,确保结构具有良好的延性,有必要对焊缝连接节点进行适当加强。采用低周反复加载方法对改进贴板加强的方钢管及圆钢管杆端受弯连接节点进行试验研究。改进的贴板加强方式对4面围焊的矩形贴板作了两方面的改进:贴板形状由矩形改为下部矩形、上部梯形的形式;取消贴板前端的焊缝,由4面围焊改为3面围焊。研究表明,改进贴板加强方式可有效减少由于焊接引起的母材材性改变所带来的不利影响,节点的破坏形式则由钢材拉裂改变为钢管的局部压曲,节点的耗能能力更强、延性更好。     

低周反复荷载作用下钢骨混凝土L形柱受力性能试验

通过3根钢骨混凝土L形柱和1根普通钢筋混凝土L形柱的低周反复加载试验,得到钢骨混凝土L形柱在压、弯、剪共同作用下的破坏形态。通过试验分析钢骨混凝土L形柱的延性、滞回特性、耗能能力、承载力退化、刚度退化,结果表明:钢骨混凝土L形柱的承载力随配钢量的增加而提高;延性随配钢量的增加而提高,随轴压比的增大而降低;钢骨混凝土L形柱与钢筋混凝土L形柱相比,承载力高、延性好、耗能能力强、变形能力大,抗震性能优。     

低周反复荷载下钢梁-混凝土墙节点受力性能试验

结合实际情况,对3个钢梁-混凝土刚接节点试件进行了低周反复荷载试验,3个节点的破坏形态、滞回曲线特性、刚度变化等一系列受力性能表明,试件的延性及耗能能力均满足抗震设计要求,螺栓规格的提高能显著提高节点的承载力及抗震性能,连接板厚度的增加也能提高节点的承载力及抗震性能,但效果不是很明显。     

钢管混凝土异形柱与U形钢-混凝土组合梁穿心式连接抗震性能试验研究

为研究异形钢管混凝土柱与U形钢-混凝土组合梁穿心式连接的破坏特征和抗震性能,进行了3个足尺边节点试件低周反复循环加载试验,试验参数为节点域构造和轴压比,考察了试件的受力过程及破坏特征,分析了节点的荷载-位移滞回曲线、承载力、刚度和强度退化性能、耗能能力以及延性等力学指标。研究表明：该类型连接的典型破坏形态为节点域钢管柱壁鼓屈、节点域连接槽钢拉裂和组合楼板压溃;试件的滞回曲线较饱满;3个试件的层间位移延性系数μ为1.43~2.02,弹性层间位移角θy为1/62~1/48,弹塑性层间位移角θu为1/39~1/30,等效黏滞阻尼系数ξeq为0.140~0.170,节点的变形能力较好,也具有一定耗能能力;梁底布置贯穿节点域的钢筋能提高节点正向的承载力和刚度;提高轴压比可以提高该类型节点的耗能能力。     

低周反复荷载下蜂窝式钢框架梁柱节点性能试验研究

为研究蜂窝式钢框架梁柱节点的抗震性能,进行6榀框架边节点的低周反复荷载试验。当轴压比u=0.25和扩张比K=1.5时,在考虑梁上第一个开孔位置与其腹板高度之比d/ht和柱上第一个开孔位置与其腹板高度之比e/hc等控制参数的影响下,对其节点的受力过程、破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性性能等因素进行研究与分析。研究表明:焊接质量是防止节点脆性破坏的首要保证。明显的焊接缺陷容易导致裂缝过早扩展,从而降低节点延性和耗能能力;与原型钢相比,梁柱腹板开孔扩高后,节点受弯承载力和转动刚度均有较大程度提高,梁端荷载-位移关系的滞回曲线饱满、稳定,刚度退化不明显,具有较好的耗能能力;扩张比一定的情况下,d/ht对节点抗震性能的影响要比e/hc显著,并且控制d/ht可以有效地将塑性铰外移到距节点域较远的梁截面上,大大缓解节点处的高三轴应力状态,降低连接焊缝发生脆性破坏的可能性,改善节点延性性能。     

自复位钢框架节点有限元模拟及参数分析

研究了一种具有自复位能力的钢框架节点的力学性能.该节点在梁柱间通过角钢栓接,并沿梁长布置高强预应力钢绞线.通过对钢绞线施加预应力将梁柱压紧,使节点具备足够的抗弯刚度以满足正常使用情况下的功能性要求,钢绞线同时提供回复力,使节点在地震后具有自复位能力.采用通用有限元分析软件Abaqus 6.9建立节点模型,对9个足尺钢框...