装配整体式框架节点抗火性能有限元分析

为考察预制柱-叠合梁装配整体式框架节点的抗火性能,利用ABAQUS建立节点的有限元模型,采用简化弹簧模型对套筒灌浆连接件进行了模拟,模型得到了抗火试验结果的验证。利用上述模型,分析了梁荷载比、柱荷载比、梁柱线刚度比、轴向约束刚度比的影响。研究表明:梁荷载比、柱荷载比和轴向约束刚度比对节点的抗火性能有较大影响;随着荷载比的增大,节点的耐火极限呈下降趋势;轴向约束刚度比减少了柱端位移,对节点抗火性能存在有利影响;接近耐火极限时,节点转角增长明显加快,并在较短时间内失去了承载能力,破坏具有一定的突然性。     

方钢管混凝土柱-钢梁T形件连接节点耐火性能数值分析

为研究方钢管混凝土柱-钢梁T形件连接节点的耐火性能,通过验证已有试验,在模型可靠的基础上,建立了节点在钢梁下翼缘以下区域受火及钢梁上翼缘以上区域受火两种工况下耐火极限有限元计算模型.分析了在两种受火工况下柱端火灾荷载比、梁端火灾荷载比、梁柱线刚度比对节点耐火极限、破坏模态的影响.结果 表明:当节点钢梁下翼缘以下区域受火...     

非均匀受火下约束型钢混凝土柱力学性能研究

为了解不同受火条件下型钢混凝土柱截面温度场,同时考察受火方式、火灾荷载比、荷载偏心率、约束刚度比等参数对型钢混凝土柱抗火性能的影响,进行了14个包括四面、三面、相对两面、相邻两面、单面受火条件下轴向约束型钢混凝土柱的抗火性能试验。试验结果表明：受火面数量、受火方位对 型钢混凝土柱截面温度分布有显著影响,升温时间相同时,四面受火、三面受火、两面受火、单面受火试件截面相同位置处所经历的最高温度依此降低;距试件表面距离相同时,型钢翼缘外侧受火面温度比型钢腹板外侧受火面温度略高。受火方式、火灾荷载比、荷载偏心率、约束刚度比对升降温全过程下型钢混凝土柱轴向变形和轴力发展有显著影响,试件受热膨胀变形和降温压缩变形随受火面数的增多而增大;轴向膨胀变形随火灾荷载比的增大而减小,随荷载偏心率的增大而增大;荷载比越大,试件由轴向拉伸状态转为轴向压缩状态的时间越短,压缩程度越高。定义试验实测轴力与初始施加轴力的比值为轴力变化系数,四面受火、三面受火、两面受火、单面受火时,试件升降温后期的轴力变化系数依此递减,轴力变化系数峰值随荷载偏心率和轴向约束刚度比的增大而增大,随火灾荷载比的增大而减小。     

梁端受框架约束的平端板连接组合节点抗火性能试验研究

对梁端轴向约束作用下平端板螺栓连接组合节点的抗火性能进行了试验研究。试验共设计制作四个试件,一个为梁端无轴向约束的组合节点抗火试验试件、两个为梁端受框架约束的组合节点抗火试验试件,另一个梁端无轴向约束的组合节点试件作为对比试件,进行常温下受力性能试验,以研究梁端轴向约束对组合节点耐火性能的影响。试验结果表明,常温下组合节点因柱腹板受压屈曲而破坏。火灾作用下组合节点温度场分布不均匀,组合节点均出现梁下翼缘屈曲,但二者在梁下翼缘屈曲后的受力行为不同。梁端无轴向约束组合节点在梁下翼缘屈曲后承载力迅速降低;而梁端有框架约束的组合节点在梁下翼缘屈曲后由于钢梁出现悬链线效应（在梁大挠度情况下,梁内轴力由压力转为拉力来承受竖向荷载）,节点由压弯受力转为拉弯受力,表现出较好的承载能力和变形能力。试验反映了组合节点在结构中与梁的相互影响和共同作用,为理解火灾下组合节点在梁轴力影响下的结构反应、承载机理和破坏模式提供了依据。     

约束PEC柱轴力变化规律及影响因素

为考察火灾下相邻构件约束对PEC柱轴力的影响,应用有限元软件ABAQUS建立了标准升温条件下约束PEC柱的数值分析模型,并用试验数据验证该模型.应用模型分析火灾荷载比、轴向/转动约束刚度比、长细比、偏心率对约束PEC柱轴力变化系数的影响规律.分析表明:约束导致柱轴力出现不同程度的增长;轴向约束刚度比、偏心率越大,轴力变化系数的峰值越大;荷载比越大,轴力变化系数的峰值越小;长细比、转动约束刚度比对轴力变化系数影响较小.     

部分包裹混凝土组合柱-钢梁端板连接框架结构抗震性能试验研究

为了研究端板厚度和柱翼缘厚度对部分包裹混凝土组合柱(PEC柱)-型钢梁端板连接框架结构抗震性能的影响,对3榀PEC柱型钢梁端板连接框架进行低周反复荷载试验,得出各框架试件的滞回曲线、极限承载力、转角延性系数以及初始刚度等抗震性能数据。试验表明:端板厚度由12mm增加到20mm,试件承载力增加2%,试件初始刚度提高22.44%,转角延性系数提高10%,耗能能力增加12.87%。柱翼缘厚度由12mm增加到16mm,试件最大承载力提高13.00%,初始刚度提高50.77%,耗能能力增加9.80%,但转角延性系数降低3.4%。增加柱翼缘厚度可以明显提高框架的极限承载力。端板和柱翼缘厚度越大,框架节点初始转动刚度越大。增加端板厚度可以明显改善框架节点的转角延性,增加柱翼缘厚度会降低框架的转角延性。为探究上述规律的一般适用性,以试验为基础,进行有限元模拟拓展分析,得到与试验类似结论。     

同跨受火时两层两跨组合钢框架抗火性能的试验研究

利用自行研制的火灾试验炉,对两榀两层两跨组合钢框架在同跨火灾作用下的性能进行了试验研究,火灾工况包括:梁、板、柱同时受火、节点不受火,梁、板受火而柱、节点不受火两种。试验中量测了各种工况的炉温,框架梁、柱及混凝土楼板中的温度分布及框架水平和竖向位移。结果表明:钢柱四面受火时,钢柱翼缘、腹板的温度相差很小;对于钢梁,除了与混凝土接触的上翼缘外,其余H型钢梁的裸露部分温度分布基本均匀;混凝土内部的温升一般滞后于钢梁,钢筋混凝土板对钢梁有约束作用,升温时混凝土限制钢梁的膨胀、降温时则限制钢梁的收缩,致使钢筋混凝土板中出现很多裂缝;组合梁的抗火性能明显优于钢柱,工程中应对钢柱和节点实施保护;钢框架未受火部分对受火部分约束很大,导致受火跨边柱与中柱的变形不对称,同样也产生了内力重分布。     

高温下节点加腋前后应力响应非线性分析

采用有限元软件ANSYS/Workbench,建立钢结构加腋节点三维有限元模型,通过对比加腋节点和非加腋节点分别在外荷载、温度荷载、热力耦合3种情况下的应力分布规律以及各个方向应变分布,判断节点加腋前后受力的影响和变化。结果显示,在无温度场影响的情况下,加腋可以有效降低梁柱节点最大荷载,使下部节点处塑性铰外移。而在受火情况下,钢梁柱温度曲线呈梯度非线性变化,加腋钢框架升温速度要略慢于非加腋钢框架。施加外荷载时,腋的作用被削弱,上翼缘梁柱节点会比腋与下翼缘连接处更早产生塑性铰。     

波纹钢腹板框架边节点抗火性能研究

文章利用ABAQUS建立了波纹钢腹板框架边节点模型,将模拟结果与试验结果对比验证模型合理性。分析了不同截面的温度场分布规律,研究了梁端荷载比、柱上荷载比、梁柱线刚度比对于节点耐火性能的影响,研究发现：节点区温度总体呈现外高内低,节点区温度小于非节点区温度。梁荷载比和柱荷载比的增加使得节点耐火极限显著降低。当柱端荷载比小于0.5时,节点的破坏形态均为梁破坏;当柱上荷载比大于等于0.5时,节点基本呈现柱破坏。梁柱线刚度比增大,节点梁端位移减小,柱端位移略微增大,耐火极限提高。最后对节点进行耐火加固措施的研究。结果表明,耐火涂料对于节点的耐火极限提升较大,当n=0.6,m=0.6,k=1时,组合柱和组合梁分别采用12 mm和10 mm厚度的防火涂料可达到设计要求。     

梁柱齐平端板半刚性节点力学性能研究

为研究对齐平端板半刚性节点的力学性能,在试验的基础上,运用有限元软件ANSYS对典型截面半刚性节点进行静力及循环荷载加载分析,并通过改变柱翼缘、连接端板厚度和螺栓排列方式,以及增加节点域加劲肋,研究其对节点所受弯矩与梁柱相对转角曲线(M-θ曲线)的影响。有限元计算结果表明:在静力荷载作用下,M-θ曲线初期以线性关系变化,柱翼缘发生屈服后,节点表现明显的非线性特征;在循环荷载作用下,节点破坏时柱翼缘应力深入节点域发展,导致节点刚度逐渐退化,使得滞回曲线饱满,表明该节点具有较好的抗震特性。参数化分析结果表明:连接端板厚度对节点力学性能影响不大;增加柱翼缘厚度或者增设节点域加劲肋,均能显著提高节点的极限承载能力;适当减小螺栓边距能够有效提高节点的初始转动刚度和抗弯承载力。