矩形钢管混凝土K型节点受力性能试验

对6个矩形钢管混凝土K型节点和1个矩形钢管K型节点进行了受力性能试验研究,结合Packer试验结果,对矩形钢管混凝土K型节点的破坏模式及节点间隙对节点性能的影响进行了分析,并和矩形钢管节点进行对比,推导了K型节点与Y型节点的判别式。试验结果表明:矩形钢管混凝土K型节点没有发生屈服线破坏模式,节点极限承载力得到了有效的提高;受拉支管破坏模式与矩形钢管节点相似,为冲剪破坏和有效宽度破坏;在满足受压支管承载力的前提下,受压支管为横向局部承压破坏模式;当受压支管宽厚比较大时,可不考虑节点间隙对节点承载力的影响;当受压支管宽厚比较小、节点间隙较大时,需考虑节点间隙对节点极限承载力的影响。     

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。     

十字形钢管混凝土柱框架中节点抗震性能试验研究

以十字形截面钢管混凝土异形柱-钢梁框架中柱节点为研究对象,按1∶2比例设计了4个弱节点和强节点模型,通过施加恒定轴压比的竖向荷载和低周反复水平荷载,对节点模型进行了加载破坏试验。试验结果表明:弱节点试件破坏形态为节点核心区剪切破坏,随轴压比增大,试件受剪承载力提高,但其延性性能降低;强节点试件破坏形态为梁端受弯破坏,破坏前经历了较大的塑性变形,延性系数达到了5.65。由此可见,合理地设计钢管混凝土异形柱-钢梁框架中节点,可保证其延性破坏,实现"强柱弱梁,节点更强"的设计原则,满足抗震性能要求。     

RCS组合节点的构造措施与破坏模式分析

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合节点受力复杂,不同的节点构造措施对其破坏模式和承载力影响显著。根据试验和数值模拟结果,分析了8种RCS节点构造措施的传力机理及其对节点承载力的贡献,并提出设计建议。分析了已有节点破坏模式的特征、受力机理、影响因素等;并根据国内外试验,提出了两种新的破坏模式:部分剪切破坏和节点-梁混合破坏。通过分析其破坏特征、发生条件、受力机理等,给出了承载力计算建议。研究成果为进一步建立RCS组合节点的受剪承载力公式提供依据。     

型钢混凝土异型边节点承载力计算方法分析

通过SRC异型边节点的低周反复加载试验,描述了该类节点的破坏过程:初裂、通裂、极限和破坏;通过该类节点的有限元非线性分析,研究其破坏形态。通过试验和有限元结果的综合分析,归纳出该类节点的破坏形态,并根据不同的破坏形态,提出SRC异型边节点相应的承载力计算方法,以期为该类边节点的实际设计提供参考。     

型钢混凝土柱-混凝土梁混合节点抗震性能试验研究

为了研究强节点系数对型钢混凝土(SRC)柱-混凝土(RC)梁混合节点破坏形态的影响,对6个SRC柱-RC梁混合节点开展低周反复荷载试验。通过调整梁端纵筋配筋率和节点箍筋配置以构造不同的强节点系数,实现SRC柱-RC梁混合节点梁端弯曲破坏、梁端弯曲-节点剪切破坏和节点剪切破坏3种不同的破坏模式。在试验研究基础上,考察该类混合节点的滞回曲线、骨架曲线和各受力阶段变形特性。研究结果表明,强节点系数是控制SRC柱-RC梁混合节点破坏形态的重要参数,强节点系数小于1.1时,一般发生节点剪切破坏,应通过合理设计加以避免;由于柱型钢穿越节点核心区,增强了对核心区混凝土的约束,使得SRC柱-RC梁混合节点发生节点剪切破坏后的受力性能优于RC节点;通过对试验数据的分析,提出SRC柱-RC梁框架结构满足四个抗震性能水平的位移角限值。     

混凝土楼板对钢框架梁柱节点抗震性能影响的试验研究

为了研究节点区混凝土楼板对钢框架梁柱节点抗震性能的影响,完成了4个不同构造形式的节点试件在低周循环荷载下的破坏试验,分析了节点构造与混凝土楼板配筋率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。对节点破坏模式和滞回曲线的分析表明,保证焊接质量是避免节点脆性破坏的重要措施。采用长焊接孔的节点,使钢梁发生了局部屈曲破坏,既可减少局部应力集中,又可提高节点的延性,提高配筋率可以显著增强节点的抗弯承载力。另外,混凝土楼板的存在使节点在构造上存在不对称性,应该在节点设计中给予考虑。     

板柱节点的破坏形式及改进方法

本文通过对民板柱节点试验结果的总结，得出了板柱节点的破坏形式包括冲切破坏、弯曲破坏和锚固破坏，分析了板柱节点发生各种破坏的条件，列举了几种改善后的节点形式，对研究和设计有一定的借鉴作用。     

方钢管柱钢结构梁柱节点的破坏形态分析

本文研究一种新型的薄壁方钢管柱桁架梁节点,节点处构件的连接较为复杂,受力也较为繁琐,事无巨细地分析节点的破坏形态,对改进梁柱节点的性能和提高钢结构整体的强度和刚度带来理论基础。因此,利用大型通用非线性有限元分析软件ABAQUS对无斜撑和带斜撑的两种节点进行数值模拟,采用弹塑性有限单元法,进行线性逐渐加载,分析节点各个连接构件的破坏形态,根据之前的模拟分析得知了本文中研究的节点为刚性节点,针对利用刚性节点的理论知识结合破坏云图详细分析了节点的极限承载力和破坏模式,并对比了带撑的节点和不带撑的节点。     

高层钢框架新型梁柱节点抗震性能试验研究

本文提出了三种焊接孔扩大型梁柱节点,完成了8个足尺试件在四种反复荷载历程下的破坏试验。对节点破坏模式和滞回曲线的比较分析表明,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开始扩展,从而降低节点延性和耗能能力。节点局部构造尤其是焊接孔形状尺寸对于节点应力集中情况和节点破坏模式有很大影响。本文提出的焊接孔扩大型节点可以不同程度地缓解局部应力集中,同时通过采用较长的焊接孔,使节点破坏模式转变为梁翼缘的局部屈曲,降低了对接焊缝发生脆性破坏的可能,对节点延性有较大的改善作用。焊接孔扩大型节点构造也便于加工制作,是一种值得推荐的新型节点形式。     

加腋型外伸端板高强螺栓节点设计

工业钢结构高强螺栓梁柱节点设计中,需要多种施工方便、抗震性能优良且具有较高承载力的梁柱连接节点,目前可选择的类型很少。根据美国SAC报告中四螺栓天肋(4E节点)的试验数据,用ANSYS软件模拟外伸端板梁柱节点试验加载的全过程,在此基础上给出加腋型外伸端板梁柱节点的设计方法。工程实践表明:该加腋型节点满足石化工业的需要并有良好的经济效益,值得推广应用。     

方钢管焊接空心球节点的承载力与实用计算方法研究

国家游泳中心“水立方”采用了一种新型的多面体空间刚架结构,杆件形式包括圆钢管、方钢管和矩形钢管,节点则主要采用焊接空心球节点。本文系统研究在轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力。建立了采用理想弹塑性应力-应变关系、Mises屈服准则,同时考虑几何非线性的有限元分析模型,并对承受轴力、弯矩及两者共同作用的方钢管焊接球节点进行了大量的有限元参数分析。对轴力和弯矩共同作用的焊接球节点,其轴力-弯矩相关关系与节点的几何参数(包括空心球的球径、壁厚及钢管边长)无关。对若干典型节点进行了试验研究,直观了解节点的受力性能和破坏机理,并验证了有限元模型的正确性。还推导了基于冲切面剪应力破坏模型的节点承载力简化理论解,从而得到节点承载力计算公式的基本形式。最后,综合简化理论解、有限元分析和试验研究的结果,建立了轴力、弯矩及两者共同作用下方钢管焊接球节点承载力的实用计算公式,其中,对轴力和弯矩共同作     

Experimental and numerical analysis of a halved and tabled traditional timber scarf joint

Traditionally constructed heavy timber trusses, found in timber framed buildings and bridges, employ various traditional joints, among them the lower chord scarf joint. This paper examines the behavior of a halved and tabled scarf joint, which was studied as an isolated structural component using experimental tests and finite element analyses. Experimental tests identified two different limit states for these particular scarf joints: shear failure parallel to grain and tension failure perpendicular to grain. The possibility of failure due to tension perpendicular to grain results from variations in grain angle and means that the limit state of shear failure parallel to grain, typically assumed in analysis and design, is unconservative. For the purposes of design and rehabilitation, the authors propose that the scarf joint be treated as a member subject to combined bending and axial tension forces. The results of the finite element analysis, performed using solid continuum elements in ABAQUS, are in good agreement with the experimental test results. In addition to finite element models, the authors use analytical spring models to demonstrate that when developing a two-dimensional model of a truss with lower chord scarf joints, serviceability limit states be checked with a model that reduces the lower chord section properties in the vicinity of the scarf joints.     

节点刚度对有缺陷短程线球面网壳稳定性的影响

节点刚度是影响网壳稳定性的重要因素之一,为理解其影响规律,应用Ansys的Matrix27单元,建立节点刚度单元模型,并考虑初始缺陷的影响,运用非线性有限元全过程分析方法,研究了节点刚度变化对不同缺陷短程线球面网壳稳定性的影响.结果表明:刚度降低,网壳稳定承载力下降;缺陷增大,节点刚度的影响减弱,并给出了一些工程设计的建议.     

Experimental study and numerical analysis of a composite truss joint

This paper presents a model test and numerical finite element analysis (FEA) on the mechanical behavior of a composite joint in a truss cable-stayed bridge. The model test with the scale of 1:2.5 for the truss joint was conduct to fully understand the safety and serviceability. In the experiment, stress distribution, crack resistance ability and shear resistance of headed studs were carefully measured to investigate the mechanical performance, force transmission of the joint part. The maximum strain of the steel plate and concrete chord remained in the linear elastic region until 1.7 times the design load, which means there is a significant safety margin for such composites. On the basis of the experimental results of composite truss joints, three-dimensional finite element models are established. The results of the finite element analysis are in good agreement with those of the tests in terms of strength and stiffness. It is also expected that the results presented in this paper would be useful as references for the further research and the design of composite truss bridges and composite joints.     

空间隔板焊接X形圆钢管相贯节点受力性能试验研究

对3个足尺空间隔板焊接X形圆钢管相贯节点分别进行了轴力作用下的单调加载试验和往复加载试验,得到了节点的破坏模式,并对节点的受力性能包括静力弹性刚度、承载力、延性和滞回性能等进行分析。验证了该种空间隔板焊接节点的构造措施合理,节点的承载能力相对设计工况有两倍以上的安全储备,节点受力安全可靠。运用ABAQUS软件建立有限元分析模型,并与试验结果对比,验证了有限元模型的适用性,并对节点进行设计工况下的内力校核,参数分析结果表明,管径厚比、相贯角度、椭圆连接板厚度及平面外角度对空间隔板焊接节点性能影响较大,节点刚度和承载力随着支管径厚比和平面外角度的增大而降低,随着相贯角度和椭圆连接板厚度的增大而提高。综合试验和有限元分析结果,节点设计要确保支管设计内力不大于节点承载力,增大椭圆板厚度以及补焊椭圆板隐藏焊缝对节点的受力性能改善较好;当设计该类较小相贯角度（小于20°）的节点时,需按节点承载力进行设计,同时考虑轴向刚度对节点受力性能的影响。     

往复荷载作用下钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点力学性能研究

建立了钢管混凝土叠合柱-钢梁连接节点在往复荷载作用下力学性能分析的有限元计算模型。利用平面与空间连接节点试验结果,对建立的数值模型进行验证。采用有限元模型分析不同空间双向加载方式对钢管混凝土叠合柱-钢梁空间连接节点力学性能的影响规律,研究该类组合节点在往复荷载作用下荷载(P)-位移(Δ)关系全过程受力机理与核心区剪力分配机制,并从承载力及刚度等方面对比平面与空间连接节点的性能。研究结果表明,不同加载方式对节点的承载力有明显影响。相比平面节点,钢管混凝土叠合柱-钢梁空间连接节点在双向往复荷载作用下正、负向承载力分别降低约14%和18%。     

中国动漫博物馆复杂铸钢节点分析与研究

铸钢节点被用于中国动漫博物馆的钢网格筒结构体系和复杂节点连接。采用有限元分析和足尺试验相结合的方法分析铸钢节点的受力性能。有限元分析通过数值分析方法揭示了节点的应力分布规律。在1.3倍设计荷载作用下,足尺试验结果与有限元结果吻合良好。根据有限元分析和试验结果,优化节点设计。在设计荷载作用下铸钢节点处于弹性工作状态。节点极限承载力大于3倍设计荷载。     

广州体育馆屋盖辐射桁架上下弦节点试验与节点设计

广州体育馆屋盖辐射桁架上弦节点采用K型、T型的方钢管与圆钢管的直接焊接相贯节点 ,下弦采用垂直腹杆下端实心钢棒与钢管焊接。介绍上下弦节点的试验情况、有限元分析及节点设计     

PEC柱-型钢梁框架中节点抗震性能试验研究

为研究部分包裹混凝土(PEC)柱-型钢梁框架中节点的抗震性能,以端板厚度、柱翼缘宽厚比以及是否增设背垫板为参数,对4榀焊接H形钢部分包裹混凝土柱-型钢梁框架中节点进行低周反复荷载试验,分析其破坏模式、承载力、滞回性能及延性等。并以此为基础,建立有限元拓展模型。试验和有限元结果表明：各节点滞回曲线均为饱满的梭形;节点处梁翼缘、腹板变形明显,节点域出现塑性铰;端板厚度由18mm增加到24mm,节点承载力提升7.1%;柱翼缘宽厚比由8减小到6,节点承载力提升17.3%;增设背垫板后,节点承载力提升14.2%;加载过程中节点刚度退化稳定,屈服后承载力退化系数约为0.9;节点位移延性系数介于3.72~5.34之间,等效黏滞阻尼系数介于0.537~0.619之间;节点破坏时,层间位移角介于1/26~1/24之间,变形性能满足抗倒塌设计要求。基于节点受力分析,建立节点域抗剪计算模型,提出PEC柱-型钢梁框架中节点受剪承载力计算公式,计算结果与试验值及有限元模拟结果较为吻合。