装配式钢结构箱形柱塞焊-芯筒式法兰连接性能试验研究

为解决装配式钢结构中箱形柱全熔透焊接节点施工工序复杂、现场施工效率低、人工成本高的问题,提出一种箱形柱塞焊-芯筒式法兰连接节点及其设计方法.设计了 3组不同构造形式的塞焊-芯筒式法兰连接节点、1组无芯筒法兰连接节点和1组无连接箱形柱构件,并对其进行了拟静力试验研究.试验结果表明:相较于无芯筒法兰连接节点,塞焊-芯筒式法...     

箱形柱芯筒式双法兰刚性连接节点平面框架拟静力试验研究

提出一种箱形柱芯筒式双法兰刚性连接节点平面纯框架及减震框架,设计了两榀5层原型结构,对两榀原型结构试验子结构进行0.7倍缩尺,完成拟动力试验之后继续进行拟静力试验,该文对拟静力试验中两榀框架的滞回性能、各典型部位应变变化、刚度退化及耗能能力等进行对比研究。试验结果表明,当层间位移角为0.005 rad(1/200)时,纯框架和减震框架整体均保持弹性状态,中间柱型摩擦阻尼器开始摩擦耗能,占结构总耗能的71.3%;当层间位移角为钢结构弹塑性位移角限值0.02 rad(1/50)时,两榀试验结构滞回曲线均呈双线性,节点域均无塑性产生,减震框架柱脚塑性发展较纯框架更小;当层间位移角为0.04 rad(1/25)时,滞回曲线均更为饱满,节点域仍无塑性产生,纯框架柱脚屈曲更为明显。拟静力试验中两榀框架连接节点可靠,中间柱型摩擦阻尼器通过摩擦耗能,有效延缓减震框架主体结构塑性发展,减震框架结构刚度、耗能能力、抗震性能优于纯框架。     

芯筒式双法兰刚性连接平面及减震框架试验对比分析

该文提出一种芯筒式双法兰刚性连接平面钢框架及其减震框架,设计并完成了两种框架的子结构拟动力试验,通过对比分析两榀框架的滞回性能、典型部位应变变化、抗侧刚度、耗能能力等指标,研究该类框架的抗震性能。结果表明:在8度多遇及设防地震作用下,中间柱型摩擦阻尼器可以提供刚度,控制层间位移角,减轻甚至避免结构塑性损伤;在8度罕遇、8度(0.30 g)罕遇、9度罕遇地震作用下,中间柱型摩擦阻尼器进行滑移摩擦耗能,耗能能力稳定,有效延缓结构塑性损伤,减震框架结构刚度、耗能能力均优于平面框架,平面框架和减震框架芯筒式双法兰刚性连接节点抗震性能良好且减震框架节点抗震性能优于平面框架。     

双钢板混凝土组合剪力墙-钢梁单边螺栓端板连接节点抗震性能研究

为解决双钢板混凝土组合剪力墙与钢梁难以实现现场免焊装配化连接的问题,提出了一种采用分体垫片式单边螺栓端板连接的装配式节点构造,设计并制作了两个足尺试件进行低周往复加载试验及有限元分析,研究了连接节点的变形机理、破坏形态、承载能力、延性、耗能能力以及刚度退化性能。研究结果表明：根据节点区竖放H型钢翼缘厚度不同,节点破坏模式可分为梁端塑性铰破坏和柱壁破坏;发生梁端塑性铰破坏的节点滞回曲线呈饱满的梭形,表现出良好的抗震性能,柱壁及节点区内填混凝土基本保持完好;发生柱壁破坏的节点表现为螺栓孔周钢板受拉形成圆形屈服面,内填混凝土压溃,承载力较低且刚度退化严重,耗能能力较差,加载后期节点的转角主要源于节点区的转动,该失效模式在设计中应予以避免。     

钢-混凝土组合节点连接PC柱抗震性能影响参数分析

为了研究钢-混凝土组合节点连接PC柱的抗震性能,对1个整浇柱试件和2个PC柱试件进行低周往复加载试验,对比分析PC柱与整浇柱的抗震性能差异,研究轴压比对PC柱抗震性能的影响。利用ABAQUS建立有限元模型,模拟PC柱在水平往复荷载作用下的滞回性能,数值计算结果与试验结果吻合较好。扩充分析参数范围,采用该有限元模型进一步分析各参数对PC柱抗震性能的影响。研究表明：PC柱试件具有与整浇柱试件相当的滞回性能;轴压比和剪跨比是影响PC柱抗震性能的重要因素,轴压比增大或剪跨比降低时,PC柱的水平刚度和水平承载力提高,但变形和耗能能力降低;提高配箍率或纵筋率均可改善PC柱的抗震性能,改变拼接段各节点参数对PC柱抗震性能的影响较小。     

重组竹钢夹板螺栓连接承载力试验研究

螺栓连接因其制作简单、安全可靠和施工方便的优点在现代竹木结构建筑中应用广泛。为研究重组竹钢夹板螺栓连接力学性能,对12组试件进行单轴拉伸试验研究与分析,探讨了厚径比、间距、端距等因素对螺栓连接破坏形态及承载能力的影响规律。研究结果表明：当试件厚径比为5.0~5.7时,单螺栓连接和多螺栓连接破坏形态均表现为单铰屈服模式,当试件厚径比为8.0~10.0时,破坏形态均表现为双铰屈服模式;随着螺栓直径、端距和间距增加,螺栓连接承载力逐渐增加,单列螺栓布置的螺栓连接延性较好,而增加螺栓列数虽然可以提高螺栓连接初始刚度但延性变差;通过将螺栓连接试验结果与国内《木结构设计规范》、《木结构设计手册》和Eurocode 5计算公式计算结果对比分析,国内规范计算结果较为保守,Eurocode 5计算公式具有更好的适用性。     

方钢管混凝土柱-H形钢梁螺栓连接节点受力性能试验研究

对适用于装配式钢结构的钢管混凝土L形柱-H型钢梁Z字形节点的抗震性能进行研究。建立并基于节点试验结果验证了ABAQUS有限元模型,通过有限元分析获得了节点的荷载-位移曲线、骨架曲线、破坏模式和性能指标。结果表明：设置腹板拼接板、增加梁高、减小上翼缘最外排螺栓与拼接区中心距离等措施,能够提高节点的屈服荷载和峰值荷载;增加翼缘高强度螺栓数量能够提高节点的滑移荷载,但是会降低延性;增加悬臂梁外伸距离,可以提高滑移荷载、屈服荷载和峰值荷载,减少翼缘连接的高强度螺栓数量需求。基于有限元结果,验证了节点受弯承载力和极限受弯承载力计算公式的可靠性。     

传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能试验研究与承载力计算

为研究传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能,对传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁中节点和边节点进行低周反复加载试验,分析了双梁-柱节点的破坏特征及影响因素。研究结果表明：传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点的破坏模式主要是下梁与大柱形成的核心区（3区）发生剪切屈服,上梁、下梁与大柱所形成的区域（2区）发生压弯破坏,部分焊缝及其热影响区的母材开裂;轴压比为0.3试件的极限承载力均高于轴压比为0.6的节点试件;相同轴压比下中节点试件的承载力高于边节点试件。给出了节点核心区2区压弯承载力验算公式并推导了节点核心区3区抗剪承载力计算公式,经与试验结果相比较,吻合较好。     

剖分T型钢梁柱连接框架中柱空间节点抗震试验研究

为研究空间剖分T型钢半刚性梁柱连接节点的抗震性能,以钢框架中柱节点为研究对象,对2个空间剖分T型钢连接节点模型,2个平面剖分T型钢连接节点模型和1个空间刚性节点模型进行了以柱端为加载模式的空间拟静力试验。通过试验现象分析了不同节点变形特性、塑性发展及破坏模式;由试验数据分析了不同节点的强度、转动刚度、滞回特性、延性系数和耗能特性。研究了空间剖分T型钢连接节点与空间刚性节点和平面剖分T型钢连接节点的受力差异性。研究成果表明：空间半刚性节点在空间荷载作用下与平面半刚性节点在平面荷载作用下具有不同的受力特性。     

不锈钢T形件螺栓连接承载性能试验研究

通过开展14组不锈钢T形件螺栓连接试件的单调拉伸试验,得到了各试件的极限承载力、破坏模式和撬力发展规律,分析翼缘厚度、翼缘材料、螺栓直径和螺栓预拉力等因素对不锈钢T形件承载性能的影响。结果表明：螺栓预拉力对试件的极限承载力没有明显影响,但会提高试件的初始刚度; T形件的破坏模式取决于翼缘和螺栓的相对关系,与螺栓预拉力无明显关系;撬力值随着翼缘厚度和螺栓直径的减小而增大,但极限承载力对应的撬力值与螺栓预拉力无关。将试验结果与现行欧洲、美国和中国规范的计算结果进行比较,表明现行国内外规范的相关计算公式均较保守,其中美国规范由于翼缘采用极限抗拉强度,计算结果与试验值最为接近。     

缺陷可检修型半灌浆套筒连接拉伸性能试验研究

为解决灌浆套筒的施工质量检测和修补的难题,提出了一种缺陷可检修型半灌浆套筒(defect detectable and repairable half grouted sleeve,DDRHGS)。为了验证DDRHGS连接接头的拉伸性能和修补功能的可靠性,综合考虑有无灌浆缺陷、灌浆缺陷率、是否修补、修补材料种类、钢筋直径等因素影响,设计制作了26组78个连接接头试件,开展了单向拉伸加载试验。结果表明:无灌浆缺陷连接接头试件的拉伸性能可满足相关规范要求;灌浆缺陷率对连接接头试件的拉伸性能影响最为显著,较高的缺陷率会导致钢筋滑移破坏,试件的承载能力和变形能力无法满足相关规范要求;新型套筒灌浆缺陷修补功能整体可靠,48个试件的破坏模式、承载能力和变形能力与无缺陷试件基本相当,同等级灌浆料和植筋胶作为修补材料均可保证其修补质量。     

钢筋套筒灌浆连接性能试验研究及筒壁应力分析

完成了12个钢制套筒灌浆连接件的拉拔试验,系统研究了其破坏过程与破坏形态、荷载-位移曲线、套筒应变等,重点分析了锚固长度、钢筋直径对筒壁应力的影响。运用厚壁圆筒理论,明确套筒灌浆连接件中钢筋与灌浆料以及套筒之间的传力过程,并基于轴向拉力建立了筒壁纵、横向应力的计算模型。研究表明：套筒灌浆连接件破坏过程分为弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段,屈服强度和极限强度与钢筋材性相近。随钢筋锚固长度增加,筒壁应力略有减小,且随着钢筋直径增加,筒壁的应力明显增大。同时,建议筒壁应力计算值与试验值吻合较好,可为钢筋套筒灌浆连接设计与研究提供借鉴。     

缺陷可检修型半灌浆套筒连接高应力反复拉压性能试验研究

为解决灌浆套筒饱满度缺陷引起的连接性能不可靠问题,研究团队前期提出了一种缺陷可检修型半灌浆套筒连接。为明确高应力反复拉压荷载下该套筒的连接性能,该研究考虑2种钢筋直径、4种灌浆缺陷率和2种修补方式影响,制作了26个试件进行高应力反复拉压试验,对比分析无缺陷、不同缺陷和缺陷修补套筒连接的破坏形态、承载力和变形能力的异同。结果表明:反复拉压荷载对较高缺陷率试件影响显著,当缺陷率达到一定阈值时,试件出现钢筋滑移破坏,承载力和变形能力显著低于无缺陷构件,该阈值随着钢筋直径的增大而减小;对于直径为20 mm、缺陷率为60%的试件,在钢筋尚未屈服前即发生粘结滑移破坏;无缺陷和缺陷修补试件破坏模式则均为钢筋拉断,且承载力和变形能力基本一致,采用灌浆料和植筋胶修补均可满足规范要求,验证了新型套筒修补的合理性和可靠性。     

预应力钢带加固钢筋混凝土柱轴压性能试验研究

对16个加固柱及2个对比柱试件进行轴压性能试验,重点考察了钢带间距、层数对承载力及变形能力的影响。试验结果表明,采用预应力钢带加固的混凝土柱试件,可有效改善其轴压性能及变形能力,在钢带间距相同条件下,随着钢带层数的增加其承载力和变形能力随之大幅度提高,钢带层数相同条件下,随着钢带间距的减小其承载力和变形能力随之大幅度提高;素混凝土柱承载力和极限位移最大提高幅度分别为130%和1315%,钢筋混凝土柱承载力和极限位移最大提高幅度分别为65%和274%。     

钢-竹组合柱轴心受压性能的试验研究

该次试验共制作了3根组合柱,均由结构胶粘剂粘合冷弯薄壁C型钢和竹胶合板而成。对试件施加轴向压力,观察分析试件受力后的变形、破坏形态,探究其破坏机理,并提出极限承载力的建议计算公式。对试件上端作不同处理,考虑工艺误差对试件承载力的影响。研究结果表明:1)组合柱在轴心受压过程中薄壁型钢和竹胶合板的变形基本一致,即符合平截面假设,试件整体受力性能良好;2)在受力全过程中,试件呈理想弹塑性,但塑性强化作用并不明显,偏于安全,不考虑塑性强化对承载力的贡献;3)试件破坏时,出现竹胶合板的局部腰鼓状凸曲现象且内部钢板达到屈服;4)制作工艺误差对组合柱的承载力影响较大。     

实腹式型钢混凝土T形柱抗震性能试验研究

为研究实腹式型钢混凝土T形柱的抗震性能,进行了10个试件的水平加载试验,考虑了加载制度、轴压比和配钢率的影响,观察了试件的受力过程和破坏形态,分析了荷载-位移曲线、侧移角、延性、强度、刚度及耗能等力学性能。结果表明,试件均发生弯曲破坏,但不同加载制度下试件的破坏形态不同;试件的滞回曲线饱满,极限侧移角介于1/36~1/9,位移延性系数介于3.97~12.11,破坏时等效粘滞阻尼系数介于0.319~0.374,体现出良好的变形和耗能能力;随着加载循环次数的增多和轴压比的增大,试件的延性降低,强度衰减和刚度退化加快;随着配钢率的增大,试件的延性提高,强度衰减和刚度退化变缓。     

新型单边拧紧高强度螺栓摩擦型连接扭矩系数及抗剪性能试验研究

为促进钢结构装配式建筑和可拆卸钢结构的连接技术发展,该文介绍了一种基于传统高强度螺栓的新型单边连接方式,并设计了5个摩擦型连接接头试件。通过开展抗剪试验,研究了其扭矩系数、抗滑移系数、抗剪承载力、抗剪机理等,并与《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)的相关设计方法进行了对比分析。采用有限元软件ABAQUS建立了高强度螺栓连接接头试件的有限元模型,验证了有限元模型的准确性和适用性,并对该新型螺栓连接接头进行了参数分析。结果表明,该文提出的新型单边拧紧高强度螺栓摩擦型连接方式安装简单、易于施工和拆卸,抗剪连接破坏前螺栓预拉力损失值在15%~20%,其抗滑移系数、抗剪承载力仍可按照现行标准进行设计计算。研究成果能够为此类新型单边连接技术的工程应用提供基础。     

全再生方钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架的抗震性能试验研究

通过1榀全再生方钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架试件的低周反复加载试验,揭示了由再生粗骨料取代率为100%的全再生混凝土组成的方钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架的受力机理和破坏形态,获取了其荷载-位移滞回曲线、骨架线、位移延性、能量耗散等抗震性能指标,并对其进行了详细分析。研究结果表明：即便是再生粗骨料取代率为100%的全再生混凝土组成的方钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架,经过合理设计依然能够满足现行国家抗震设计标准要求;其滞回曲线饱满、位移延性系数接近3、层间位移转角达到1/30;破坏时的等效粘滞阻尼系数达到0.216,耗能能力强。