装配式RC梁柱塑性可控钢质节点抗震性能足尺试验研究

装配式RC梁柱塑性可控钢质节点由钢制节点模块、上下柱模块、梁模块以及阻尼器模块装配组成。通过对该装配式节点及现浇节点进行拟静力加载足尺试验，并采用ABAQUS软件进行有限元数值模拟，研究装配式节点承载力、滞回耗能、延性以及承载力退化等抗震性能指标。试验及有限元模拟结果表明：相较于现浇节点，装配式RC梁柱塑性可控钢质节点的滞回曲线更饱满，耗能能力更强，延性更好，承载能力退化更缓慢；该装配式节点的极限承载力低于现浇节点，但能有效控制混凝土损伤，避免梁端混凝土发生弯曲破坏，实现梁端“塑性可控”；建立的有限元模型可较准确地预测同种装配式节点的承载能力和变形能力。     

钢框架梁柱连接节点转动刚度试验研究

为了探讨钢框架梁柱连接节点的转动刚度和破坏模式,针对常见梁柱节点类型,包括全焊接连接、外伸式端板螺栓连接、T型钢螺栓连接、上下翼缘及腹板角钢螺栓连接等,进行了单向加载试验研究。试验结果表明,各类节点的总转角均超过了0.05 rad,塑性转角均超过了0.04 rad;节点域剪切变形较大,特别是全焊接节点,使节点转动刚度显著降低;当连接较强时,框架梁可以在连接破坏之前形成塑性铰;当连接较弱时,连接件容易因过度变形而破坏。通过对试验数据的分类整理分析,梁柱节点总转角可以分成节点域转角和连接转角两大部分,给出了常见节点类型在弹性阶段的转角及转动刚度简化计算方法,并与试验结果进行了对比,计算结果与试验结果吻合较好。     

高层钢框架新型梁柱节点抗震性能试验研究

本文提出了三种焊接孔扩大型梁柱节点,完成了8个足尺试件在四种反复荷载历程下的破坏试验。对节点破坏模式和滞回曲线的比较分析表明,焊接质量是防止节点脆性破坏的首要保证,明显的焊接缺陷容易导致裂缝过早开始扩展,从而降低节点延性和耗能能力。节点局部构造尤其是焊接孔形状尺寸对于节点应力集中情况和节点破坏模式有很大影响。本文提出的焊接孔扩大型节点可以不同程度地缓解局部应力集中,同时通过采用较长的焊接孔,使节点破坏模式转变为梁翼缘的局部屈曲,降低了对接焊缝发生脆性破坏的可能,对节点延性有较大的改善作用。焊接孔扩大型节点构造也便于加工制作,是一种值得推荐的新型节点形式。     

钢框架梁柱刚性节点连接抗震研究

由于钢框架结构具有自重轻、延性好、综合抗震性能好等特点,随着钢结构技术的发展,近些年钢框架结构在我国建筑工程中得到越来越广泛的应用.但在国外多次地震灾害中发现,众多建筑物的梁柱连接发生了脆性破坏.本文将通过抗震规范和相关资料,并结合自身的设计经验,研究分析钢框架结构梁柱节点的连接形式以及其抗震性能.     

钢框架梁柱刚性节点的抗震

总结了在美国北岭地震中,影响钢框架梁柱刚性连接抗震性能的主要因素。通过分析影响因素介绍了改善节点抗震性能的方法,并提出了几种抗震性能较好的改进节点,并分析了其优缺点。     

空间足尺组合式连接节点受力性能研究

以某大型特高压用钢管格构式变电构架工程为背景,对空间足尺组合式连接节点进行空间静力加载试验和有限元分析,着重研究节点的应力应变及位移发展特征、破坏模式和极限承载性能。试验结果表明:设计荷载下,除主管与节点板连接处的端部由于应力集中而出现轻微局部屈服外,节点其他部位仍处于弹性阶段|加载至设计荷载的近190%时,主管受力较大端出现受压“鼓曲”,主管与节点板1（JDB1）的连接处严重“凹陷”,随即支管⑦的插板与JDB1连接处发生受压“失稳”,节点破坏。有限元模型的分析结果,在节点应变发展、荷载-位移曲线、破坏模式、极限承载力等方面均与试验结果吻合较好。该类型节点的构造基本合理,满足设计荷载要求。建立节点承载力的理论分析模型及计算公式,理论计算结果与试验结果、有限元分析结果吻合较好。     

半刚性梁柱节点性能探讨

在多、高层钢结构中梁柱节点是保证结构整体受力性能的重要部位,刚性连接受力性能好,但施工难度大;铰支连接构造简单,但刚度和耗能性能差,对结构抗震不利;半刚性连接兼有两者的优点,在钢框架中应用会取得较好的综合经济效益,文中对半刚性连接的梁柱节点性能进行研究,供设计人员参考。     

钢货架梁柱节点性能研究综述

钢货架梁柱节点的性能对于结构的整体性能有非常重要的影响,文章在研究国内外有关文献的基础上,论述了目前使用最多的钢货架半刚性节点的破坏情况和研究现状,总结了梁柱节点试验研究和理论分析的主要结论和进展情况,并在理论和试验对比分析基础上,提出钢货架节点性能研究的有关建议,指出试验研究及理论分析需要进一步探讨的问题。     

梁柱刚性连接节点研究

介绍了梁柱刚性连接节点的概况,结合美国北岭地震和日本阪神地震中节点破坏的现象,分析了目前梁柱刚性连接节点存在的问题。最后根据最新的国内外研究成果,总结了新型梁柱刚性节点形式——狗骨式节点,并提出了一种较理想的狗骨式节点。     

钢结构房屋中框架梁柱刚性连接节点的设计

钢结构房屋中的梁柱刚性连接节点有全焊接刚性连接节点和栓焊刚性连接节点两种,地震区的刚性连接节点设计要满足多遇地震下弹性状态的承载力要求和罕遇地震下弹塑性状态的承载力和变形要求。大震下刚性连接节点的脆性破坏除了质量缺陷外,还有焊接工艺、焊接方法、节点形式和焊接材料等方面的原因。设计应选取合适的节点类型,严格控制不同部位的焊缝质量等级以保证焊接连接的质量。     

带翼缘钢填板-螺栓连接胶合木梁-柱节点转动性能试验研究

针对钢填板-螺栓胶合木梁-柱连接节点易发生木材横纹劈裂脆性破坏的问题,提出在钢填板上下端增设翼缘以降低木材横纹拉应力或约束木材横纹裂缝扩展,形成带翼缘钢填板-螺栓连接胶合木梁-柱节点形式。通过对其进行单调加载试验,获得了该连接节点的弯矩-转角关系曲线,对比分析了该类连接节点和采用不同加固技术的普通钢填板-螺栓连接节点的受弯承载力。研究表明：带翼缘钢填板-螺栓连接节点具有良好的变形能力,其相对受弯承载力较普通钢填板-螺栓连接节点提高最多可达129%,且高于采用自攻螺钉、碳纤维布和交叉胶合木等技术加固的普通钢填板-螺栓连接节点的受弯承载力。     

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。     

Q690高强钢端板连接梁柱节点抗震性能试验研究

对3个齐平式端板螺栓连接节点试件进行低周反复荷载试验,其中1个为普通钢端板节点试件,另2个为Q690高强钢端板节点试件。通过改变端板和柱的尺寸与材料,得到普通钢与高强钢端板节点、刚性柱和非刚性柱节点的性能差别,并与欧洲规范EC3的计算结果进行对比。结果表明：Q690高强钢端板节点的受弯承载能力比Q345钢端板节点高30%,但因其端板弹性变形能力较强,易于导致螺栓破坏,因此,需提高螺栓的承载力以提高其延性;刚性柱节点的受弯承载能力与非刚性柱节点基本相同,但其转动能力、延性、耗能能力等抗震性能明显优于非刚性柱节点;EC3组件法普通钢节点承载能力的预测公式可直接用于高强钢端板节点,但转动刚度及破坏模式的预测方法并不适用于高强钢端板节点。     

改进贴板加强的钢管受弯连接节点试验研究

由于国家游泳中心多面体空间刚架的杆件与节点之间采用全熔透的对接焊缝连接,为避免焊缝脆性破坏先于钢材破坏,实现"强节点弱构件"的设计思想,确保结构具有良好的延性,有必要对焊缝连接节点进行适当加强。采用低周反复加载方法对改进贴板加强的方钢管及圆钢管杆端受弯连接节点进行试验研究。改进的贴板加强方式对4面围焊的矩形贴板作了两方面的改进:贴板形状由矩形改为下部矩形、上部梯形的形式;取消贴板前端的焊缝,由4面围焊改为3面围焊。研究表明,改进贴板加强方式可有效减少由于焊接引起的母材材性改变所带来的不利影响,节点的破坏形式则由钢材拉裂改变为钢管的局部压曲,节点的耗能能力更强、延性更好。     

不锈钢端板连接梁柱节点静力承载性能试验研究

为了研究不锈钢端板连接梁柱节点的静力承载性能,对5个不锈钢端板连接梁柱节点和1个普通钢端板连接梁柱节点开展单调静力加载试验,得到了节点试件的弯矩-转角曲线,对比分析了钢材牌号、节点类型和端板有无加劲肋等因素对节点承载性能的影响。结果表明：相同尺寸和构造的不锈钢节点延性优于普通钢节点的延性;不锈钢中柱节点和边柱节点的承载力相差较小,但前者的初始转动刚度较高而后者的变形更大;端板加劲肋的设置显著提高了节点的承载性能。基于得到的试验结果,对中国GB 51022—2015、美国ANSI/AISC 358-16和欧洲EN 1993-1-8中的端板连接节点承载性能计算方法进行评估,3种计算方法均低估了不锈钢端板连接梁柱节点的承载性能。     

钢框架梁柱弱轴顶底角钢连接刚度的理论分析和试验研究

为研究梁柱弱轴连接的抗弯性能,进行了2类共6个大尺寸弱轴顶底角钢连接试件的单调加载试验,试验试件包括腹板-角钢连接试件和本文根据梁柱弱轴连接受力变形特点设计的T形钢-角钢连接试件。根据经典力学理论,推导了弱轴顶底角钢连接初始刚度的分析计算方法。梁柱弱轴角钢连接的刚度取决于各组件的刚度,角钢、螺栓和与角钢竖向肢连接的板件起决定作用,其中刚度最小的组件其几何尺寸对连接刚度的影响最明显。弱轴顶底角钢连接作为一种典型的半刚性连接,具备良好的变形能力、一定的弯矩承载能力和很好的钢材屈服后塑性强化能力。     

国家游泳中心方钢管受弯连接节点加强试验研究

国家游泳中心多面体空间刚架的杆件与节点之间采用全熔透的对接焊缝连接。为避免焊缝脆性破坏先于钢材破坏,实现“强节点弱构件”的设计思想,确保结构具有良好的延性,有必要对焊缝连接节点进行适当加强。对方钢管杆端承受弯矩的连接,在未加强全熔透焊缝连接的基础上,提出了贴板加强及厚管加强两种加强方式,本文对这三种连接方式进行低周反复荷载试验。对滞回特性及延性系数的分析比较表明,贴板加强和厚管加强两种方式均可使塑性铰从弯矩最大的焊缝处外移,从而较为有效地改善节点的延性,而其中贴板加强型的效果更好。在此基础上,进一步对由强屈比较小的钢材加工而成的钢管节点进行试验,表明贴板加强的方式仍能有效改善节点的延性。     

低周往复荷载作用下可变梁高装配式钢框架节点力学性能研究

在传统螺栓连接节点的基础上,提出一种可根据梁高在一定范围内调节节点连接高度的可变梁高装配式钢框架节点,适用于节点所连钢梁高度出现小范围变化时的情况。结合4个足尺试件在低周往复荷载作用下的试验研究及有限元分析,对采用不同L形连接件加强构造以及梁 柱连接对中方案时,节点的失效模式、滞回性能以及L形连接件的滑移情况进行了分析。结果表明,L形连接件的刚度将改变节点的受力性能,其椭圆螺栓孔构造会使节点在受力时产生一定的滑移,但该滑移对节点滞回性能的影响不明显;可忽略梁 柱连接对中方案对节点受力性能的影响;通过提高L形连接件的刚度,可使节点具有良好的滞回性能以及设计所期望的破坏模式;文中所采用的有限元分析方法可有效模拟节点滞回性能。该类节点可方便地应用于轻型装配式钢框架结构。     

考虑竖向加劲肋作用的H形梁柱节点试验研究

针对我国现行钢结构设计规范对H形梁柱节点域厚度的要求未考虑竖向加劲肋作用,设计了2组4个平面中柱节点试件,进行拟静力试验,分析竖向加劲肋对节点破坏模式、承载力、刚度、延性、耗能能力等性能的影响。试验研究表明：试件滞回曲线形状稳定,节点域屈曲后曲线有捏拢现象,但承载力无明显下降,延性良好;竖向加劲肋对试件刚度、承载力和延性影响很小,但耗能能力增加、平面外变形减小、剪切屈曲性能明显改善,与具有相似节点域等效宽厚比的未设置加劲肋试件相比,延性相当,但耗能能力更好。根据研究结果提出了设置竖向加劲肋节点的等效宽厚比计算方法,建议将现行规范中节点域等效宽厚比不小于90的限值放宽到加劲节点域等效宽厚比不小于90。