焊接工艺孔对梁柱节点滞回性能的影响研究

为了研究焊接工艺孔的细部尺寸对钢框架梁柱节点滞回性能的影响,运用有限元软件ABAQUS对10个不同焊缝通过孔细部尺寸的节点试件进行模拟分析。首先,根据已有梁柱节点循环加载试验对有限元建模方法进行有效性验证。然后,分别根据我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和美国FEMA-350推荐的焊缝通过孔形式建立有限元模型,研究焊缝通过孔的细部尺寸对节点滞回性能的影响。研究结果表明:采用FEMA-350推荐的焊接工艺孔形式的梁柱节点的初始刚度与我国标准节点相近,但其承载能力较标准节点有所降低,梁下翼缘焊缝处的应力水平明显降低,可以减小焊缝脆断的风险;随着开孔的末端梁腹板距柱翼缘表面的距离a及开孔斜线段的水平长度b的增大,承载能力逐渐降低。综合考虑梁柱节点的滞回性能及梁下翼缘焊缝处应力分布,建议开孔的末端梁腹板距柱翼缘表面的距离a及开孔斜线的水平长度b分别取60 mm和30 mm。     

特殊桁架式钢框架连接节点的滞回性能分析

1994年美国北岭地震、1995年日本阪神地震的灾害调查发现传统抗弯钢框架结构的梁柱连接节点出现了大量的脆性破坏,导致具有良好延性行为的抗弯钢框架结构变形能力未能得到充分发挥,结构整体抗震性能较差.因此,梁柱连接节点性能的优劣成为决定抗弯钢框架结构抗震性能好坏的关键因素.为适应公共建筑跨度大的特点,国内外一些大型公共建...     

新型钢框架梁柱节点滞回性能试验研究及有限元分析

通过模型节点滞回试验研究和有限元分析,探讨了一种新型钢框架梁柱耗能节点的力学性能和耗能能力.该节点是利用螺杆对角钢节点进行改善的半刚性节点,并基于控制结构损伤仅限于角钢和螺杆进行设计.6个模型节点的对比实验研究表明,试验节点因角钢塑性损伤、裂缝扩展和螺杆屈曲及疲劳断裂而出现性能退化.螺杆连接的节点转动能力和破坏模式取决...     

钢筋混凝土结构梁柱节点滞回性能对比分析

为验证装配式强化梁柱节点与传统梁柱节点在受力和抗震性能方面的区别,借助ABAQUS的非线性分析功能分别建立了传统梁柱节点和装配式强化梁柱节点有限元模型,选择了合理的参数,分析了二者的破坏形态和滞回性能。结果表明：在相同荷载作用下,传统梁柱节点模型中的部分钢筋已发生破坏,强化梁柱节点中的钢筋未破坏,只部分钢筋进入塑性变形阶段,且通过滞回曲线对比显示：强化梁柱节点曲线的包络面积明显大于传统梁柱节点,说明了装配式强化梁柱节点的耗能能力更好。装配式强化梁柱节点设计的刚度、承载力和耗能能力均优于传统梁柱节点。     

一种新型梁柱装配式刚性节点滞回性能研究

新型梁柱装配式节点通过在悬臂梁与框架梁的上、下翼缘交互处布置拼接板,并预先在钢结构加工厂里通过焊缝完成两侧拼接板与梁的连接,在现场通过螺栓进行固定的一种节点形式。利用有限元软件ABAQUS,考虑材料、几何和接触状态3种非线性对该新型节点进行低周循环加载模拟。设计了4组16个试件,研究螺栓数目、盖板宽度及厚度、悬臂梁段长度等参数对节点滞回性能的影响。研究结果表明,由等强设计法设计的基本试件延性和耗能能力较好,螺栓数量、盖板宽度及厚度、悬臂梁段长度对节点的承载力和延性均有一定影响;根据有限元分析结果,对该新型节点的设计给出了建议:使盖板的横截面积大于梁翼缘横截面积,其比值宜控制在1.05~1.30之间,悬臂梁段长度宜取1.7~2.0倍梁高。     

楔形削弱型节点滞回性能有限元分析

为了研究梁柱刚性连接的楔形削弱型节点在循环荷载作用下的受力性能,采用有限元软件ABAQUS对两个系列共10个不同削弱参数取值的楔形削弱型节点模型进行了数值模拟分析。研究结果表明:楔形削弱型节点与翼缘狗骨形削弱节点的承载能力及滞回曲线的饱满程度相当,楔形削弱节点具有良好的滞回性能与耗能能力;楔形削弱型节点的滞回曲线呈现明显的不对称现象,且随着梁腹板削弱高度b增大,不对称现象加剧,承载能力随着参数b的增大先增大后减小,其临界值与梁高hb关系约为b/hb=0.14;削弱最深处距柱表面的距离a对节点的初始刚度没有影响,承载能力随着参数a的增大先减小后增大,其临界值约为梁高;综合节点的滞回曲线及应力分布来看,建议a/hb取为1.12左右,b/hb取为0.17~0.21。     

钢结构焊接翼缘板加强式梁柱刚性连接滞回性能试验研究

焊接翼缘板加强式梁柱刚性连接是塑性铰外移以提高连接塑性变形的一种改进形式。为考察这种连接形式在循环荷载作用下的滞回性能,共进行了4个1/2模型的拟静力加载试验,研究了梁翼缘宽厚比、腹板高厚比对连接性能的影响和节点域强弱对连接塑性转动能力的影响。作为比较,还进行了一个盖板加强式梁柱刚性连接的试验。试验结果表明,这种连接形式性能优良,所有的试件都没有发生脆性破坏,都能确保塑性铰转移到加强板以外,梁端塑性转角介于0.044～0.054rad之间,达到了特殊抗弯钢框架连接塑性转动能力不小于0.03rad的要求。在试验过程中所有的加强板都没有发生局部屈曲。在满足我国抗震规范要求的前提下,增大梁翼缘的宽厚比,梁翼缘更易于发生塑性局部屈曲,但对极限承载能力和变形能力的影响不大;减小梁腹板的高厚比则对承载能力的影响较明显;较弱的节点域,会显著降低连接的承载力,但可提高其变形能力。     

梁翼缘开长孔型节点滞回性能分析

提出了一种翼缘开长孔的梁柱节点形式,运用有限元软件ABAQUS对梁翼缘采用长孔削弱的钢框架梁柱节点进行循环荷载作用下的受力性能分析。考虑参数:开孔矩形部分起始部位距离柱翼缘表面的距离a、矩形孔长度b、矩形孔宽度c、开孔距离梁翼缘边缘的距离d的影响,开展了4个系列共19个节点模型的参数分析,对各模型的滞回曲线及破坏时节点处的Mises应力进行了详细分析,以得到合适的参数取值。分析结果表明:随着参数c的增大,节点的最大承载能力逐渐降低,塑性铰外移明显;参数a、b、d对节点的荷载-位移滞回曲线及骨架曲线影响很小;随着参数a的增大,塑性铰逐渐外移,随着参数b的增大,梁端焊缝处应力明显降低,随着参数d的增大,承载力略有降低,梁腹板上应力集中部位愈加靠近梁柱节点;建议参数取值a=(0.8~0.9)b_f,b=(0.7~0.9)h_b,c=0.15b_f,d=0.075b_f,其中b_f和h_b分别为梁截面宽度和高度。     

板管连接方管节点滞回性能的有限元分析

采用有限元软件ANSYS对T型纵向板管连接的方管节点进行了弹塑性大挠度分析,研究了此种节点在往复荷载作用下的滞回性能,通过分析节点的滞回曲线、骨架曲线、滞回环面积曲线和能量耗散系数曲线,得出了纵向板管节点的耗能能力随各参数的变化规律。     

屈曲约束翼缘盖板连接的钢框架节点滞回性能研究

为提升钢框架节点抗震性能,实现塑性铰转移、损伤集中和损伤构件的可更换,针对带悬臂梁段拼接节点,提出了一种屈曲约束翼缘盖板连接的钢框架节点。对7个系列共14个节点进行了数值模拟分析,对比了不同类型节点的性能差异并研究了关键设计参数对节点滞回性能的影响规律。结果表明,节点塑性变形集中在可更换的屈曲约束翼缘盖板上,滞回较为饱满且稳定;翼缘盖板与翼缘面积比增加时,节点承载力增加,但比值超过约1/2时,梁柱可能出现损伤,难以实现损伤集中的设计目标;梁段间隙过大,翼缘盖板可能发生局部屈曲,建议控制其厚度与梁段间隙比值不低于1/5;约束板约束范围达到50%时,即能有效约束翼缘盖板;增加翼缘盖板削弱段长度,使梁段间隙偏心率在0～0.25区间时,节点滞回曲线变化不大,翼缘盖板损伤减小;当螺栓数量较少时,翼缘盖板在屈服耗能前会产生滑移,进而影响节点滞回性能;腹板近翼缘侧螺栓孔由圆形改为槽形时,可以改善腹板螺栓孔处应力状况。     

侧板加强式梁柱节点抗震性能研究

采用ANSYS软件建立了非线性有限元分析计算模型,对侧板加强式梁柱节点的抗震性能进行了研究,分析了侧板长度对连接性能的影响。结果表明,侧板加强节点滞回性能优于普通无侧板节点,节点承载力也大大提高。侧板加强节点滞回曲线稳定、饱满,这种连接表现出了较好的耗能能力。     

带竖缝钢板剪力墙滞回性能有限元分析

阐述了带竖缝钢板剪力墙是一种新型的抗侧力构件,具有良好的结构性能,通过ANSYS对其进行有限元模拟分析,分析了其滞回性能,并与试验结果进行比较,分析其产生误差的原因,指出设计时应注意的问题。     

装配式新型梁-柱钢连接节点抗震性能研究

与传统建筑业相比,装配式建筑具有能耗低、施工周期短、施工现场环境好等优点.本文基于现有的装配式RC结构梁-柱节点连接方式,提出了一种用于装配式RC结构的新型梁-柱钢连接节点,以期克服现浇混凝土连接节点施工效率低的缺点,同时保证节点的强度和稳定性,进而确保结构具有良好的整体性.通过有限元分析软件ABAQUS对现浇与新型梁...     

钢梁柱半刚性节点顶底角钢弱轴连接的有限元分析

空间钢框架结构的高等分析必须考虑梁柱弱轴连接的抗弯特性。为研究钢梁柱节点弱轴连接的弯矩-转角性能,进行3个顶底角钢弱轴连接大尺寸试件的单调加载试验,并建立有限元分析模型,有限元分析考虑几何大变形、材料非线性和接触非线性。为与试验结果对比,有限元分析采用的构件几何尺寸、材料特性、摩擦系数等参数和加载过程均与试验相同,对比显示有限元分析结果和试验结果吻合较好。这进一步明确了顶底角钢弱轴连接的应力分布、塑性发展、变形特点、接触摩擦状态和破坏模式。研究表明:顶底角钢弱轴连接具备一定的弯矩承载能力和良好的转动变形能力,顶角钢可以形成3个塑性铰机构;角钢弱轴连接与角钢强轴连接不同的是,柱腹板过于薄弱可以改变弱轴连接的变形模式;顶底角钢弱轴连接在使用荷载作用下接触状态稳定。     

冷弯型钢梁柱抗弯节点受力性能的影响

采用有限元分析方法,以螺栓直径和螺栓间距、C型钢屈服强度、厚度和截面高度、节点板厚度等为参数,建立梁柱抗弯节点的三维非线性有限元模型,对影响节点受力性能的因素进行了分析,并在此基础上对这种连接节点提出了设计建议。     

高强度螺栓连接抗剪性能研究

为解决试验和实体模型有限元方法在研究高强度螺栓连接抗剪性能上的局限性,寻找一种简单准确的高强度螺栓连接抗剪性能的简化模型十分必要。采用通用有限元软件ABAQUS建立高强度螺栓连接的非线性有限元模型,对单元选取、螺栓受力行为、材料本构以及接触模型等方面进行详细说明;结合典型高强度螺栓抗剪试验,验证了所建立有限元模型的准确性和适用性,对高强度螺栓连接抗剪性能进行深入探讨。通过参数分析,确定了高强度螺栓连接抗剪简化模型的3个特征点,提出了此类螺栓抗剪简化模型以及循环荷载作用下的滞回模型。实例计算分析表明：建议的抗剪简化模型以及循环荷载作用下滞回模型能准确地模拟此种连接的受力性能,其构造形式简单,计算准确,为工程分析提供依据。     

屈曲约束钢板剪力墙受力性能分析及盖板简化计算方法

内嵌钢板与混凝土盖板之间相互作用机理较为复杂,难以通过简单方法确定屈曲约束钢板墙连接螺栓拉力与混凝土盖板弯矩.为此,采用有限元软件ABAQUS建立屈曲约束钢板剪力墙计算模型,并通过与模型试验对比验证其可靠性.通过非线性有限元数值模拟,分析钢板高厚比、盖板与钢板厚度比以及盖板与钢板间隙等参数对应力分布、屈曲变形和滞回性能...     

梁柱节点处粘钢加固作法研究

介绍了一种新的异型钢板粘钢加固负弯矩区抗弯不足的作法,并对其与规范中作法进行了有限元分析对比,结果表明这种作法可以有效提高被加固梁的承载力,使挠度明显降低,并且有效地抑制了裂缝在构件中的开展,计算证明此方法有效且可靠.     

防屈曲钢板剪力墙滞回性能理论与试验研究

提出了一种新型的防屈曲钢板墙用作高层建筑的抗侧力构件。从理论与试验两个方面对防屈曲钢板墙的滞回性能进行研究。其中理论分析主要考察两个不同高厚比的防屈曲钢板墙(Ⅱ型)与普通钢板墙滞回性能的差异;试验研究则主要针对两种高厚比共计7个不同的试件,考察防屈曲钢板墙(Ⅰ型和Ⅱ型)、组合钢板墙以及普通钢板墙在往复荷载作用下的极限承载力性能、滞回特性、延性以及破坏特征等。通过对比分析,揭示不同类型钢板墙的受力机理与特点,对四种不同类型钢板墙的直观表现与受力性能进行总结与评价。     

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构性能研究

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用更加经济的半刚性节点提供了可能。为研究不同梁柱连接刚度对双体系结构抗震性能的影响,完成了3个单跨两层不同梁柱连接刚度试件的水平低周往复加载试验研究,系统分析了三者的整体性能和破坏模态,拟从承载力、刚度、延性、耗能、整体性能和节点性能六个方面对双体系的节点刚度与墙体的匹配效果进行评价。结果表明:在半刚性框架内设置钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力与侧向刚度;结构具有理想的屈服顺序,内填板在加载初期非常有效。屈服区域延伸至整个墙体时,附加荷载将基本上由边缘构件承担,试件破坏主要由内填板的屈服和框架柱的弯扭失稳控制;节点刚度退化小,且内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,梁柱连接形式对试件的抗侧刚度和整体强度的影响不大,降低连接刚度有利于提高试件延性和耗能能力。