加固用栓焊并用连接受力性能有限元分析

在《钢结构高强度螺栓连接技术规程》(JGJ82征求意见稿)中,提出了加固用栓焊并用的连接形式,即在一个连接节点中,摩擦型高强度螺栓连接和角焊缝焊接连接并用,且承受同一剪切荷载作用。这一连接方式能够很大程度上提高连接的抗剪强度,当采用螺栓连接设计不足或是使用荷载增大等情况下,栓焊并用连接是一种有效的加固方法。通过有限元算例,讨论了不同的焊缝形式以及不同焊缝尺寸等对栓焊并用连接抗剪性能的影响,并与征求意见稿中的公式进行了比较。     

钢框架中钢梁高强螺栓拼接摩擦耗能的试验研究

为了探索将钢框架中的钢梁高强度螺栓拼接节点按照摩擦耗能节点进行设计的可行性,进行了三个试件的循环加载试验。所有试件的梁柱连接都采用焊缝连接,钢梁拼接按照拼接中心处的实际受力设计,翼缘和腹板拼接全部采用10.9级高强螺栓摩擦型连接,螺栓孔采用长圆孔。试验结果表明:三个试件都能够实现拼接中心的摩擦耗能作用,而且梁柱连接焊缝不会提前破坏;所有试件都表现出了良好的耗能性能;但试验也发现了一些值得注意的问题,如在循环加载作用下,拼接节点的承载能力和耗能能力下降较多,长圆孔的开孔长度对节点的转动能力和耗能能力影响较大等。     

端板厚度对新型全螺栓连接节点的抗震性能影响

对3个新型全螺栓端板连接十字节点试件在低周反复水平荷载作用下的滞回性能进行试验研究,研究试件的破坏形态,分析得到了新型全螺栓端板连接十字节点的滞回曲线、骨架曲线、延性和破坏模式等。试验结果表明:随着端板厚度的增加,试件的极限承载力、耗能能力和延性随之减小。新型全螺栓连接节点的破坏模式有3种:分别为端板屈曲、焊缝撕裂和螺栓拔出。     

超大承载力端板连接节点试验研究

在大跨或重载钢结构中,当梁柱之间需要采用螺栓连接时,如果普通构造的端板连接节点和大承载力端板连接节点不能满足承载力要求,则需要采用受拉区布置12颗或16颗螺栓的超大承载力端板连接节点。为研究该类型节点受力性能,进行4个超大承载力端板连接节点足尺试件的单调加载试验,得到各节点试件的弯矩-转角曲线,分析不同螺栓直径、端板厚度和螺栓布置形式下各节点的抗弯承载力、转动刚度和受拉区螺栓拉应变增量分布的特点。结果表明,在试验试件构造条件下超大承载力端板连接节点的弯曲失效模式为端板屈服后螺栓失效,端板厚度对节点承载力影响明显;各螺栓的拉应变增量分布不均匀,角部螺栓对节点抗弯承载力影响较小,建议在设计中移除或仅按抗剪螺栓考虑;建议节点域屈服承载力仍按照现行规范计算,该类节点的等效受拉螺栓数量取为7。     

装配式钢框架柱法兰栓焊连接节点受力性能试验研究与有限元分析

为研究一种新型法兰栓焊连接柱节点在多高层钢结构中的工程应用,对3个法兰连接足尺模型试件进行了静力加载试验,并建立ABAQUS有限元模型对其进行对比论证以及理论分析。分析结果表明：新型法兰栓焊连接节点受力性能良好,对比传统法兰连接节点其刚度和承载力均有所提升;新型法兰栓焊连接节点的破坏模式有所改善。得出了不同焊缝尺寸下新型法兰栓焊连接节点的螺栓与焊缝承受弯矩的受力分配比,试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。     

带混凝土楼板的钢框架梁柱弱轴连接节点滞回性能试验研究

为研究组合效应对梁柱弱轴连接滞回性能的影响,进行了梁端截面形式分别采用标准型、削弱型、盖板加强型、扩大翼缘型及加腋型的5个纯钢中节点及5个部分抗剪连接的钢-混凝土组合中节点试件的循环荷载试验。对各试件的试验现象、破坏特征、滞回曲线、钢梁应力(应变)分布及耗能进行了分析。结果表明,除了加腋型试件,钢-混凝土组合节点试件梁下翼缘焊缝均发生不同程度的开裂,但梁上翼缘焊缝及腹板螺栓仍可继续承担较大荷载,而纯钢节点试件梁上下翼缘焊缝均出现开裂,承载力迅速降低;纯钢节点的滞回曲线较组合节点的更为饱满,钢-混凝土组合节点试件的滞回曲线受到腹板螺栓滑移的影响而逐渐呈反S形;正弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面中和轴显著上移,梁下翼缘应变水平基本高于纯钢节点的;梁端削弱型节点能较有效地实现塑性铰外移,且其滞回曲线最为稳定,推荐优先选用;焊接质量是影响节点滞回性能的关键,建议蒙皮板采用抗层间撕裂的Z向钢材。     

X形方圆汇交钢管节点的焊缝轴拉性能试验研究与承载力计算

为了研究X形方圆交汇钢管节点（主管为方形截面钢管、支管为圆形截面钢管）的焊缝轴拉承载力,对5个非刚性连接和3个刚性连接试件进行静力加载试验。采用硅橡胶印模技术对焊缝几何特性进行精细化测量,考察焊缝全周的应变分布、破坏模式和承载力。试验结果表明：刚性连接试件在轴拉荷载作用下的焊缝全周应变分布均匀,而非刚性连接试件的焊缝全周应变分布则呈现明显的不均匀性;非刚性连接的焊缝承载力相对于刚性连接的焊缝承载力有较大程度的降低,主要原因是焊缝应力的不均匀分布以及热影响区材料的脆性破坏无法与非刚性连接主管管壁的塑性变形协调,从而先于熔敷金属发生断裂。采用有限元分析方法对焊缝的受力性能进行分析,得到不同节点参数下的焊缝有效长度,通过试验和有限元参数分析,提出了基于焊缝有效长度,且满足规范可靠度要求的非刚性连接焊缝轴拉承载力计算式。     

螺栓球节点网架连接件承载力与结构设计原则

对多项网架结构工程中多种规格的封板、锥头与钢管对接焊缝的抗拉试件承载力检验发现,相当多的试件是高强度螺栓破坏,被连接的钢管杆件及焊缝完好,原因是高强度螺栓连接件的承载力小于被连接杆件的,不符合“强节点弱杆件”的设计原则。可靠度分析表明,试件发生螺栓破坏时的可靠指标低于螺栓未破坏时的;相连接的钢管杆件未破坏的可靠度高于钢管杆件破坏的可靠度。分析结果与统计结果完全一致。     

某办公楼加固改造钢框架节点分析

通过对某出版社办公楼加固改造工程中钢框架结构梁柱节点的连接形式和计算方法进行分析,指出与圆形柱连接的梁翼缘端部很容易形成应力集中现象,梁柱连接处的受力比较复杂,采用焊缝连接比高强螺栓连接计算更加简便,节点受力更加合理。     

螺栓端板连接节点加固后承载性能有限元分析

已有试验表明,螺栓端板连接梁柱节点具有良好的受力性能,但节点刚度较小,循环荷载作用下破坏模式以螺栓拉断为主。当建成的结构由于各种因素螺栓端板节点承载性能不能满足要求时,需要进行加固以提高节点刚度和承载力。改：善其抗震性能,本文提出了在柱腹板加斜向加劲肋,并对端板进行焊接的加固方案。有限元分析表明加固后节点的刚度、延性和承载力都得到提高。静力加载时,荷载一位移曲线在达到峰值后出现平缓的下降段;循环加载时,节点破坏模式是梁翼缘发生局部屈曲形成塑性较,滞回曲线饱满。由于使用了焊缝,节点有可能发生脆性破坏,加固中应尽量使用较小尺寸的焊缝,施工中也应保证焊缝的质量,减小残余应力。