中高强度钢材钢框架组合节点滞回模型研究

钢框架节点在低周往复荷载作用下的滞回曲线是评价其抗震性能的重要指标,为了得到中高强度钢材钢框架梁柱组合节点滞回模型,本文通过4个足尺组合节点试件在往复荷栽作用下的破坏试验,获得了节点滞回曲线的骨架曲线和包络图,分析了混凝土楼板配筋率和加裁方式对节点承载和延性的影响,并由此得到考虑组合节点承载能力和刚度退化的三线型恢复力模型.由分析结果可以看出,楼板配筋率主要影响节点延性;正对称加载会明显提高节点的初始刚度和正弯矩极限承载力;恢复力模型可用于弹塑性地震时程反应分析.     

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于螺杆的抗疲劳断裂能力,采用良好延性螺杆的节点具有更好的耗能能力。节点有限元模型可以较好地模拟试验节点在出现明显强度退化或螺杆断裂前的滞回性能和变形模式,验证了角钢垂直度偏差引起的预应力刚化效应、角钢塑性区分布和螺杆屈曲引起的节点性能退化。最后,分析了这种新型梁柱耗能节点的优缺点,并提出了进一步改进节点和深入研究的建议。     

N型圆钢管相贯节点滞回性能的有限元研究

在试验的基础上,采用有限元软件ANSYS对低周往复荷载下的N型圆钢管相贯节点进行滞回性能分析,揭示了该节点具有良好的塑性变形能力.将计算结果与试验结果进行对比,验证了有限元模拟往复试验的可行性,为N型圆钢管相贯节点在实际工程中的应用提供了参考依据.     

钢框架改进型梁柱节点滞回性能有限元分析

目的 研究梁端局部削弱对节点延性的改善.方法 结合改进型梁柱节点试验,采用高效准确的有限元模型对节点受力性能进行模拟,并对单元选取,螺栓受力行为、材料本构等方面进行详细研究.结果 节点弹性刚度、承载力以及滞回性能有限元分析结果与试验吻合良好;标准型节点、狗骨头型节点、焊接孔扩大I型节点、焊接孔扩大II型节点4种类型节点有限元计算延性以及耗能能力均较好.工程中为保证节点延性,应保证焊接质量,减少焊接缺陷.结论 不同的节点构造型式对节点的受力性能影响较大,其中焊接孔扩大II型节点改变了节点的破坏模式,改善了节点的延性,并且节点的承载力也没有明显的降低.     

钢框架梁柱组合节点滞回性能有限元分析

钢框架组合节点考虑楼板组合效应后,其承载能力大幅提高,节点区刚度相应增大,可能对抗震造成不利影响。采用通用有限元软件ABAQUS建立非线性精细有限元模型,并对单元选取,螺栓受力行为和材料的应力应变关系及损伤模型的确定进行详细说明。结合国内外已有的钢框架组合梁节点拟静力试验,验证了非线性有限元模型的正确性和适用性。试验和有限元分析结果均表明：考虑楼板的组合效应之后,该类型节点的刚度和承载力均有较大幅度提高,承载力提高幅度约为26％,节点区弹性刚度提高了30％左右;在静力往复荷载作用下,该类型节点的滞回曲线较为饱满,耗能能力强,具有良好的抗震性能。     

钢筋混凝土桥墩滞回性能的有限元模拟分析

为研究利用ANSYS软件的钢筋混凝土结构滞回性能的有限元建模方法,基于3个钢筋混凝土桥墩拟静力试验结果建立了桥墩滞回性能模拟的有限元计算模型,进行了低周反复荷载下钢筋混凝土桥墩受力全过程的有限元分析;讨论了混凝土开裂的剪力传递系数、不同的强化模型和本构关系的选择对计算结果的影响.通过与试验结果对比,得出结论:建立的有限元模型可以较好的模拟反复荷载下桥墩的滞回曲线,且计算结果对混凝土裂缝剪力传递系数、混凝土强化法则和本构关系的选取并不敏感;文章最后对计算结果进行了初步的分析讨论.     

钢框架梁下翼缘削弱型组合节点的滞回性能研究

针对带混凝土楼板的钢框架节点延性性能差,在梁下翼缘焊缝处易于发生破坏的不足,本文提出一种采用上窄下宽且仅梁下翼缘削弱的单轴对称钢梁截面的新型组合节点形式,运用有限元软件ABAQUS对其进行滞回性能研究。结果表明：梁翼缘的削弱方式以及钢梁上、下翼缘宽度比对组合节点的滞回性能有明显影响。合理的组合节点形式可有效缓解组合梁截面的中和轴上移,实现梁上塑性铰外移,提高组合节点的延性;随着梁上、下翼缘宽度比的减小,组合梁截面中和轴逐渐下移,节点的承载能力以及延性有所提高,建议钢梁上、下翼缘宽度比的取值为：(0.6～0.9)。     

钢筋混凝土梁柱节点超自由度单元

为分析RC框架结构在循环荷载作用下的非线性滞回性能,提出一个新的钢筋混凝土梁柱节点单元——"超自由度单元".单元在梁与节点交界面和柱与节点交界面被划分成"节点截面"和"梁柱截面",节点的力学性能由4节点单元描述,而梁柱受力钢筋与节点核心区的粘结滑移由存在于"节点截面"和"梁柱截面"之间的8根弹簧控制.单元具有4个外节点和4个内节点,每个内节点具有2个自由度,每个外节点具有3个自由度,该3个自由度与普通梁单元一致,从而确保本单元适合于同普通一维梁柱单元一起进行钢筋混凝土结构平面非线性分析.将内节点上的自由度依附到外节点上,单元在数值表现上具有4个节点20个自由度.通过试验和模拟分析结果对比,结果表明:结构极限承载能力和滞回曲线的捏拢特性都能被单元很好模拟,同时计算机的运行时间非常少.本模型适合于进行循环荷载作用下平面框架结构非线性响应分析.     

管桁结构K型搭接节点滞回性能有限元数值分析

在管桁结构中,对于搭接节点隐藏焊缝焊与不焊的问题,现行钢结构设计规范GB50017-2003对此部分焊接未作明确要求.为揭示K型搭接节点隐藏焊缝焊接与否对节点抗震性能的影响,在试验研究的基础上,采用ANSYS有限元软件中的三维四节点弹塑性壳单元shell181建立有限元模型,对管桁结构K型搭接节点隐藏焊缝焊接与否进行了数值模拟,得到了2种不同焊接方式下的K型节点在往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线及节点域的应力分布.分析结果表明:隐藏焊缝不焊接节点的滞回性能优越于隐藏焊缝焊接的节点;搭接节点的最大应力主要发生在两腹杆的搭接处,为此搭接节点的搭接率尽量要小点;ANSYS有限元结果与试验数据的吻合度较好,说明相贯节点的滞回性能的试验通过有限元模拟分析是可行的.     

腹板双角钢梁柱连接的滞回性能

为了研究腹板双角钢梁柱连接的滞回性能,在考虑材料、几何和接触状态非线性基础上,采用三维实体单元对腹板双角钢梁柱连接进行了循环加载有限元模拟.系统研究了角钢厚度、角钢长度、与柱连接角钢肢螺栓中心线到与梁连接角钢肢背距离以及高强螺栓直径和级别等参数对连接承载能力和滞回性能的影响.有限元分析结果表明:大部分连接在循环荷载作用下表现出良好的延性,转角超过0.04 rad,抗弯强度不大,可作为铰接节点;少部分连接具有相当的抗弯能力,在结构分析中,须考虑节点抗弯强度对框架性能的影响,不能简单作为铰接处理.建议在设计时,螺栓的线距在满足构造要求同时,取最大线距值;连接在满足抗剪要求的前提下,螺栓中距和端距应取最小构造间距,以保证角钢长度取值较小.     

钢筋混凝土框架节点的抗震加固

框架节点不仅是钢筋混凝土结构抗震的一个薄弱环节，也是结构设计、施工的一个薄弱环节。通常的节点增大截面加固法是连同框架柱一起进行的。本文针对一个实际加固工程，提出了仅对节点区增大截面的加固方法，并建议了相应的节点承载力计算公式。     

HRB400E钢筋混凝土梁柱边节点的抗剪性能

为研究配置HRB400E钢筋混凝土梁柱边节点的抗剪性能,以混凝土强度、水平纵筋锚固方式、梁纵筋配筋率为主要研究参数,采用正交试验法设计了9个试件并完成了梁柱边节点的抗剪试验。试验结果表明：试件多发生梁端弯曲和核心区剪切破坏,但采用弯折锚固方式可有效减少节点核心区裂缝数量;在本文3个研究参数中,混凝土强度对初裂时节点核心区剪切变形影响最大,混凝土强度等级越高初裂阶段的节点剪切变形角越小;水平纵筋锚固方式对极限状态时节点核心区剪切变形影响最大,当采用90°弯折锚固方式时节点的剪切变形角最小;梁纵筋配筋率对节点水平剪力影响最大,配筋率越大节点水平剪力越大。采用正交试验原理结合极差、方差数理统计理论对梁柱边节点抗剪性能影响参数进行分析可梳理出各因素的主次关系和变化趋势。     

不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能试验研究

为研究不同连接形式的装配式混凝土梁柱节点受力性能,对1个现浇混凝土节点和2个装配式混凝土梁柱节点试件进行循环往复加载试验,分析节点的破坏特征、梁端弯矩—转角、节点核心区剪力—梁端转角、刚度退化、钢板的应变等。结果表明：方钢管连接的装配式混凝土节点呈梁端弯曲破坏,设置端板和水平连接板的装配式节点和现浇节点呈节点核心区剪切破坏。装配式节点的梁端弯矩和节点剪力显著提高,梁端转角显著增加,节点核心区剪切变形减小,刚度退化变缓,受力性能得到明显改善。在节点核心区设置方钢管和十字隔板作为钢骨架的节点受力性能最佳,远优于现浇节点。在节点核心区加入钢连接件,预制梁端设置预埋工字钢,现场采用焊接或者栓接装配,后浇连接区混凝土,这种连接形式能够有效传力,提升装配式节点的受力性能。     

FRP加固混凝土梁柱边节点抗震性能试验

通过4个混凝土梁柱T形边节点的抗震性能试验,研究了高强玻璃纤维、混杂纤维及节点区纤维粘贴角度对节点承载能力、延性、耗能能力和承载力降低特性、刚度退化特性的影响规律,结果表明:采用玻璃纤维加固混凝土梁柱节点可以取得满意的抗震性能,相比而言混杂纤维对节点抗震性能的改善作用更为有效,在节点核心区采用±45°方向粘贴纤维可以显著提高构件的延性和耗能能力.     

桁架式钢骨混凝土梁柱边节点受力性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元软件对桁架式钢骨混凝土梁柱边节点的受力性能进行了分析,结果表明,有限元分析的结果与试验结果吻合良好,说明建立的有限元分析模型可以较好地模拟桁架式钢骨混凝土梁柱边节点的受力性能.在此基础上对核心区不同约束措施进行了非线性分析,为后续的试验研究提供参考.     

钢结构仿古建筑双梁柱中节点的受力机理

为研究钢结构仿古建筑双梁柱中节点的抗震性能,对4个全焊双梁柱中节点进行了水平低周反复加载试验。通过观测试件在侧向力作用下的受力过程和破坏形态,分析双梁柱中节点的受力机理。根据梁截面形式的不同,将其分为箱型截面梁与工字型截面梁2类,依据仿古建筑独特的构造特点,将各试件节点核心区划分为上、中、下3个区域。通过量测各区域内的应变大小,分析该类结构节点核心区在侧向力作用下的受理机理及破坏模式,并建立双梁柱节点的斜压杆受力模型。试验结果表明:仿古建筑双梁柱节点的破坏形式主要为沿下核心区对角线的剪切破坏,并通过理论计算分析提出一种考虑轴压比与梁截面形式的双梁柱中节点抗剪承载力修正公式。     

轴压比对梁柱节点抗剪强度影响的分析

通过对美国学者Attaalla新提出的节点抗剪通用模型的分析并参考我国国内一系列关于节点核心混凝土抗剪试验结果数据,主要分析了轴压比的变化对节点核心混凝土抗剪强度的影响,同时也指出该通用抗剪计算模型所忽视的一个问题:轴压比在节点核心混凝土抗剪中所起的积极作用,然后通过当前主要的节点模型理论解释了轴压比是如何在节点核心混凝土抗剪如何发挥它的作用.     

无粘结内藏钢板支撑剪力墙滞回性能分析

结合单斜无粘结内藏钢板支撑剪力墙的试验研究,对其滞回性能进行了有限元分析.考察了钢板支撑不同初始缺陷和墙板端部有无加强构造等因素对支撑墙板受力性能的影响.试验和分析结果均表明,墙板端部有角钢加强的试件,钢板支撑受压屈服后,在水平侧移角达1/50时墙板没有破坏,支撑墙板滞回曲线饱满稳定;端部没有加强的试件,在支撑受压屈服后,墙板端部局部开裂严重.分析还表明,内藏的钢板支撑在受压后只发生多波微幅弯曲失稳.随着沿墙板厚度方向墙板孔壁与支撑间间隙的增大,支撑的失稳波幅也增大,从而降低支撑墙板的初始刚度和受压承载力,增大支撑对墙板的局部冲剪力和墙板平面外的弯曲变形.当墙板的侧向约束足够时,墙板支撑受压和受拉时的性能较一致且无承载力和刚度退化,可以在结构分析中应用杆元对其进行模拟.     

框架边节点试验研究

进行了钢筋混凝土框架边节点试件的试验，并对其受力性能进行了理论分析。     

FRP筋混凝土梁粘结滑移力学性能数值分析

为了研究FRP筋与混凝土之间的粘结性能以及FRP筋与FRP筋混凝土构件的力学性能,采用ABAQUS建立FRP筋混凝土梁有限元数值模型,模型中混凝土采用塑性损伤模型,FRP筋采用线性单元.FRP筋单元和混凝土单元采用非线性弹簧单元连接,通过选取粘结滑移本构、锚固长度计算公式和调整添加弹簧的数量以及位置来考虑粘结滑移对FRP筋混凝土梁受力性能的影响.数值模拟结果与文献试验结果具有较好的一致性,验证了该有限元模型的正确性,所得结果对FRP筋混凝土结构试验具有一定的指导作用.