半刚性连接钢框架基于极限状态的抗震设计

简述了CECS 260∶2009《端板式半刚性连接钢结构技术规程》中关于半刚性连接钢框架在水平地震作用下的设计流程,其主要以结构处于极限状态下承载力验算为主,为了更好地使验算内容与极限状态相适应,基于塑性设计的研究成果,提出改进的半刚性连接钢框架抗震设计方法:基于极限状态的抗震设计方法。通过提出的侧移承载力修正系数计算结构极限状态下的基底剪力,确定结构极限状态下地震作用沿层高的分布,最后对半刚性连接节点以及梁柱进行设计。采用此方法对1榀6层半刚性连接钢框架结构进行设计,然后采用动力时程分析方法验证了该方法的可行性。     

装配式钢筋混凝土柱-钢梁混合连接节点抗震性能研究

结合国内某预制装配式公建项目,选取地上1层受力较不利的装配式钢筋混凝土柱-钢梁混合连接节点进行抗震性能分析。结合有限元方法,分别进行节点静力工况分析和拟静力工况分析,从节点应力、应变、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等方面进行全面研究。计算结果表明:装配式钢筋混凝土柱-钢梁混合连接节点在多遇地震下处于弹性受力状态,在罕遇地震状态下具有良好的抗震性能,满足抗震设计要求。     

竖向荷载下半刚性连接组合框架梁的承载能力极限状态设计

论述了半连续框架设计原理,提出用塑性分析方法计算竖向荷载下半刚性连接组合框架梁在承载能力极限状态的内力,并给出了具体的设计步骤,最后用两榀足尺的两层两跨的半刚性连接组合框架试验验证了塑性分析方法。研究表明,半连续框架设计可用塑性分析方法获得弯矩图,不同于连续框架设计用弹性分析方法获得弯矩图;塑性分析方法考虑了组合梁的跨中弯矩承载力、节点弯矩承载力、节点转动能力和设计需要的节点转动能力,适用于竖向荷载下半刚性连接组合框架梁的承载能力极限状态设计。该方法简单实用且比较准确,可供工程设计参考。     

新型装配式钢-混凝土组合结构梁柱节点在学校教学楼中的应用

为满足建造周期要求,同时提升建筑品质,学校教学楼采用工业化建造方式建设,结构类型采用装配式钢-混凝土组合框架结构。重点介绍了新型梁柱节点构造形式及受力性能,利用有限元软件ABQUES对梁柱节点进行详细数值分析计算,结果表明:梁柱节点受力性能优异,多遇地震作用下节点承载力满足设计要求,且安全储备足够;罕遇地震作用下,节点保持弹性,梁端局部屈服。采用新型节点连接方式,有效提升了项目施工效率、降低了建设成本。总结了新型节点生产和装配过程中的注意事项,可为同类型工程设计提供参考。     

钢柱弱轴外伸端板连接静力试验与钢框架抗震性能

为丰富弱轴半刚性连接刚度数据库、研究端板连接节点刚度对钢框架结构抗震性能的影响规律,进行了弱轴端板连接节点的半刚性性能试验研究,得到了连接节点的弯矩-转角关系曲线,并借助有限元分析软件SAP2000对空间钢框架结构进行了抗震性能分析,得到了4个空间结构模型在多遇地震和罕遇地震下的结构时程位移曲线和层间位移角。研究表明:弱轴外伸端板连接节点刚度约为相同尺寸节点强轴方向的30%,节点变形能力较强,具有良好的耗能能力;节点刚度对结构的前三阶周期尤其是基本周期影响很大;端板连接钢框架在小震、大震下层间位移角均能满足规范要求且具有良好的抗震性能和抗连续倒塌能力。     

半刚性连接组合梁框架足尺模型模拟地震振动台试验

为了研究半刚性连接组合梁框架在地震作用下动力特性以及破坏模式,为半刚性框架抗震设计及在地震区的使用提供依据,进行了1个足尺半刚性连接组合梁框架结构模型振动台试验研究。通过试验,分析了小震、中震和大震作用下半刚性连接组合梁框架结构的动力特性、位移反应、加速度反应、半刚性组合节点内力反应、结构破坏模式。研究结果表明:半刚性连接组合梁框架具有较好的抗震性能,在罕遇地震作用下(1.20g),整体结构仍然没有明显损坏,结构破坏形式为半刚性组合节点和柱脚处产生较大塑性变形,半刚性连接框架结构完全可以在高抗震设防烈度地区使用。对试验框架建立有限元分析模型,进行结构的非线性动力时程分析,计算结果与试验结果较为接近。     

钢框架梁柱节点加腋加固方法研究

针对梁柱连接节点梁上翼缘与柱翼缘没有焊接或焊接质量很差,在不破坏楼面混凝土板的情况下,提出梁下翼缘加腋方法进行加固形成梁柱刚性连接.采用有限元方法对分别采用三角形腋、矩形腋及组合腋加固的梁柱节点进行静力性能分析,比较了不同加腋方式节点的刚度、承载力和破坏模式.研究表明,加腋加固可以使节点达到刚性节点的要求,矩形腋加固效果最好.加腋节点的应力发展与常规刚性节点基本相同,不同腋节点的破坏模式不同,随着梁腋高度和长度的增加,加腋节点刚度、延性和承载能力均有提高,但增大幅度不同.梁腋高度越大,延性提高越多;随着梁腋长度的增加,节点刚度和承载能力提高越大.     

钢结构变电站配电装置楼钢结构梁柱节点力学性能研究

变电站配电装置楼多为混凝土结构,而钢结构变电站配电装置楼则应用较少。为了解决钢结构配电装置楼结构设计关键问题,以110 k V变电站多层钢结构工程分析为依托,对配电装置楼节点进行系统研究。运用ANSYS分析软件建立了焊接连接、栓焊连接、装配式连接3种连接形式的精细化节点模型,对其进行全过程模拟分析,得到不同节点连接形式在设计弯矩和破坏弯矩下的受力状态,给出了3种节点的弯矩-转角曲线。对比分析表明:焊接节点和栓焊节点的转动性能相似,焊接节点在承载力和刚度上稍大于栓焊节点,装配式节点在弹性弯矩和初始转动刚度上较小;设计弯矩下,装配式节点转动较大,栓焊节点和焊接节点的转动较小,3种节点受力状态均能保持在弹性范围之内,满足工程需要。     

预制装配式RCS组合结构框架的静力弹塑性分析

预制装配式RCS组合结构节点表现为不完全刚性连接特点,即节点连接设计为半刚性节点,建立半刚性节点设计的6层RCS框架结构与刚性节点连接设计的对比RCS框架结构,利用etabs对结构进行静力弹塑性分析。结果表明:在地震作用下,半刚性节点的RCS组合结构的位移、层间位移角等指标与刚性节点设计的RCS组合结构。     

Y型偏心支撑半刚性连接钢框架动力性能研究

Y型偏心支撑既能提供足够的弹性刚度,又能使结构具有很好的抗震性能;半刚性节点对钢框架结构的性能影响很大,在进行钢框架结构设计时必须要考虑半刚性的影响。将Y型偏心支撑与半刚性连接结合起来的结构形式是一种新型抗震结构体系。运用结构通用有限元软件MIDAS GEN建立不同连接刚度的半刚性连接Y型偏心支撑钢框架模型。并对其进行模态分析、多遇地震下和罕遇地震下的时程分析,得到各不同连接刚度Y型偏心支撑钢框架的自振周期、层间位移、层间位移角及顶点时程位移曲线。通过对比分析可知,半刚性连接对Y型偏心支撑钢框架的抗侧刚度有很大影响,半刚性连接可以很好地改善结构的抗震性能。Y型偏心支撑与半刚性节点都可以提高结构的抗震性能,两者相结合的结构形式有很好的应用前景。     

圆钢管十字相贯节点试验研究

以某单层网壳工程为背景,对圆钢管十字相贯节点抗弯刚度和承载力进行了足尺试验研究。该工程中,钢网壳上铺设一层钢板,采用焊接方式连接。为了解该加强方式对节点强度和刚度的影响,试验共分为两组,第一组试件由圆钢管直接焊接而成,第二组试件在节点一侧加焊钢板。文中详细介绍了试验方案和主要试验结果,并对试件的破坏模式和加强钢板的作用进行了分析。试验结果表明,圆钢管十字相贯节点具有较强的抗弯刚度和承载力;加强钢板可以改变节点的受力方式和破坏形式,有效提高节点在平面内的承载力和刚度。     

不同焊接方式下圆钢管节点力学性能的试验比较

对两个不同焊接方式的空间KTT型圆管搭接节点进行了静力试验,一个节点是所有腹杆沿节点相贯线全周焊接,另一个节点是被搭接的腹杆沿相贯线的部分周长焊接.综合比较了两种节点在破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线、Mises应力分布和节点承载力等方面的差异.研究结果显示不同的焊接方式没有引起节点承载力的显著差别,但引起节点破坏模式的不同.这初步表明对非直接承受动力荷载的圆管搭接节点,被搭接的腹杆可考虑采用部分周焊.     

竖向荷载下足尺半刚性连接组合框架试验研究

为研究半刚性连接组合框架在静载作用下的力学性能,进行了竖向荷载下两榀足尺的两层两跨半刚性连接组合框架试验。组合框架由H型钢柱和压型钢板混凝土组合梁组成,钢节点由焊接到钢梁端部的平端板通过螺栓与钢柱翼缘连接。为了解半刚性连接组合框架的结构性能和破坏特征,考察不同荷载水平作用下半刚性连接和楼板的组合效应对钢框架结构整体性能的影响,重点分析框架整体性能、节点性能和梁性能。试验表明:平端板型组合节点为半刚性连接、部分强度节点,具有较高的强度和刚度,其极限转角可满足不小于30mrad的延性设计要求;半刚性连接和楼板的组合效应对钢框架的强度、刚度和延性有较大影响,设计时应加以考虑。试验结果可为今后半刚性连接组合框架理论研究和工程实际应用提供参考。     

新型配式混凝土楼盖π式板缝连接节点抗剪性能研究

为研究新型全装配混凝土楼盖π式板缝节点的平面内抗剪性能,进行了π式板缝节点单调和低周反复荷载下的足尺试验,对π式板缝节点的破坏过程及形态、荷载-变形曲线和耗能能力等进行了系统研究。结果表明:两种荷载模式下,π式板缝连接节点均发生了锚筋与锚板间的焊缝破坏,抗剪承载力较低;节点滞回曲线捏拢现象较为严重、耗能能力和抗震性能较差;建议采用穿孔塞焊等方法来保证π式连接件锚筋与锚板T形焊的焊接质量,提高其抗剪能力。     

提高钢结构梁柱焊接节点抗震性能的探讨

提要提高粱柱焊接节点的抗震性能是钢结构抗震设计的重要内容之一。美国北岭和日本阪神震害教训表明，为防止梁柱焊接节点在地震中出现源于焊缝的脆性破坏，设计上应注意降低节点焊缝处的应力集中，改善焊缝的受力状态，设法利用钢材的塑性储备来吸收地震能量，并根据抗震设防要求和地震作用特点选用韧性达标的焊接材料。制造和安装时还应注意消除节点焊缝处的各种应力集中，包括妥善处置引弧板和垫板。     

强震下钢框架梁柱焊接连接的断裂行为

本文介绍了１９９４年美国Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ地震和１９９５年日本阪神地震中的钢框架梁柱焊接连接的断裂模式。结合Ｈ形梁 Ｈ形柱节点低周反复荷载试验的断裂现象，指出梁柱焊接连接脆性断裂对节点承载力影响极大，而脆性断裂的原因主要有焊接缺陷、构造不合理及设计方案欠妥等。最后，以降低梁柱焊接连接缺陷敏感度为目标探讨了脆性断裂的预防。     

斜撑对装配式钢框架梁柱拼接节点抗震性能影响研究

针对装配式钢框架带柱座梁柱拼接节点连接受力复杂、强度和刚度影响因素多等问题,应用非线性有限元软件ANSYS对带斜撑和无斜撑的两种节点进行数值模拟,研究斜撑对装配式钢框架梁柱节点的滞回性能、极限承载力、延性系数、破坏模式等抗震性能的影响。结果表明:斜撑的设置,可较大幅度地提高节点的刚度和承载力,对于螺栓型连接的梁柱节点,斜撑的设置使其承载力提高3倍多,焊接节点的承载力提高约50%,延性系数提高约70%;且有效地转移了塑性铰,使节点破坏位置位于斜撑之外的桁架梁上,起到保护节点的作用,符合"强节点,弱构件"的设计要求。同时反复荷载作用下的滞回曲线更加饱满,具有更好的抗震性能。     

Q690高强钢板式加强型节点抗震性能研究

在抗震设防区,钢结构节点在具备足够承载力的同时应有良好的转动能力.板式加强型节点不仅能提高粱端的受弯承载力,使塑性铰转移到加强板以外位置,还能有效保证梁端焊缝不发生脆性破坏,提高节点的延性.通过对6个Q690高强钢板式加强型节点进行低周反复加载试验,分析不同加强形式、钢材强度等级和节点域补强措施等因素对节点性能的影响,...     

Experimental study on seismic behavior of angle connection joints for concrete-filled square steel tubular column to steel beam

为了研究地震作用下方钢管混凝土柱-钢梁角钢连接节点的受力性能,设计了3个梁柱节点试件并对其进行低周往复循环荷载试验,分析了角钢短肢长肢比和角钢厚度对试件的刚度、承载力、耗能能力、延性性能及节点域剪切变形的影响。试验结果表明：角钢连接的塑性铰出现在角钢与柱壁相接触部位,往复荷载下最终破坏形态为角钢与柱壁焊接部位出现角钢撕裂现象,通过增加角钢短肢长肢比和增加角钢厚度可以将塑性铰外移,使角钢与柱壁相接触部位的撕裂程度减轻,从而有效保护节点核心区。增加角钢的厚度对节点的初始刚度及承载力影响明显,随着角钢厚度的增加,节点的初始刚度和承载力随之增加;增加角钢短肢长肢比能够提高节点的耗能能力和刚度。该节点具有较高的承载力、刚度及较大的变形能力,符合抗震设计理念。     

焊接空心鼓节点在单层网壳结构中的应用研究

通过对一具有足尺节点的单层球面网壳模型静力试验和非线性有限元计算 ,分析了焊接空心鼓节点的刚度对单层网壳结构受力性能的影响 ,研究了该类节点的网壳结构非线性计算模型的适用性 ,并对焊接球承载力进行了修正 ,对于焊接空心鼓节点在网壳结构中的推广应用有实际意义