新型钢管混凝土柱—梁节点抗震性能研究

本文通过对一种新型钢管混凝土柱－钢筋混凝土梁节点抗震性能的低周反复荷载试验研究,对轴力对该种节点的抗震性能的影响进行了详细的讨论,得出了轴力使节点的抗震性能降低的结论,并分析了这种现象出现的原因。     

矩形钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点抗震性能研究

在现有钢管混凝土柱与混凝土梁连接形式基础上,提出一种新型搭接式钢管混凝土柱-混凝土梁节点,通过低周反复荷载试验和数值模拟分析,研究了节点的破坏形态、承载能力、刚度退化、延性及耗能能力等,分析了梁端纵筋和搭接牛腿翼缘的应变发展规律。结果表明:钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点表现出典型的混凝土梁端塑性铰破坏模式,符合“强节点、弱构件”的抗震设防理念; 节点的滞回曲线饱满,捏缩现象较轻,刚度退化明显,强度退化较小,具有较好的延性及耗能能力; 梁纵筋及牛腿各测点中搭接牛腿端部截面应变最大,通过搭接连接方式可实现梁端弯矩和剪力的有效传递,但搭接牛腿长度不足会使节点发生锚固破坏; 在节点设计时,应保证足够的搭接长度,以实现钢筋混凝土梁纵筋在弯剪复合受力状态下锚固性能的可靠性,充分发挥节点的抗震耗能能力; 有限元计算结果与试验结果吻合良好,该模型能够准确反映节点在实际受力情况下的力学特性,所得结论可为此类新型搭接式节点工程应用提供技术支撑。     

装配式钢管混凝土柱-盖梁节点抗震性能试验研究

装配式钢管混凝土柱-盖梁节点施工简单、工期短,逐渐在桥梁建设中广泛运用。提出一种带抗剪环的新型钢管混凝土柱-盖梁节点,介绍装配式节点在桥梁施工中的施工工序。设计7个钢管直径超过508mm 的大规模节点试件,通过低周反复荷载试验对6个抗剪环节点和1个钢筋笼节点进行了地震响应分析。对比分析节点的破坏形态、有效刚度、延性、滞回性能和极限承载能力等力学特性,得到如下结论：钢管混凝土柱出现初始撕裂时的位移随着构件的有效刚度增大而增大,盖梁的开裂情况则随着钢管混凝土柱埋深的增加而减少。埋深相近的情况下,抗剪环节点的极限荷载承载力大于钢筋笼节点;抗剪环节点的整体延性随着径厚比D/t的增大而减小。     

低周反复荷载下强梁弱柱型钢混凝土变柱T型节点力学性能研究

型钢混凝土混合结构火电厂主厂房中的边节点属于强梁弱柱、变柱异型节点,通过4个1/5缩尺比试件的低周反复加载试验分析探讨此类节点的抗震性能。研究结果表明:强梁弱柱型钢混凝土变柱T型节点主要发生柱端破坏,抗震性能较差,沿纵横向同时配置短肢剪力墙后节点破坏模式变为利于抗震的近梁端破坏;与型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁节点相比,型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点的延性性能与耗能能力较强,但受破坏模式影响,强度未得到提高;配置短肢剪力墙后,型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁异型边节点的承载能力、滞回性能、变形性能、刚度特性均得到较大提高,且同时配置纵横向短肢剪力墙节点的受力性能改善效果更为明显,有效地改善了该类节点强梁弱柱的不利特性,是一种值得推广应用的新型节点类型。     

“强梁弱柱”预制混凝土节点抗震性能和破坏模式研究

为研究"强梁弱柱"型预制混凝土(PC)框架节点的抗震性能,设计并完成了不同轴压比的2个足尺"强梁弱柱"型PC框架节点和1个现浇混凝土(RC)节点对比试件的拟静力试验,获得了此类节点的滞回曲线及破坏模式。试验结果表明:PC节点柱端屈服后,节点核心区上部叠合面迅速出现水平剪切裂缝,随后套筒内柱筋被拉断,柱失去承载能力;而RC节点为柱端屈服后的节点核心区剪切破坏,柱端屈服后,结构仍具有一定的承载力和塑性变形能力。3个节点的初始刚度大致相同,RC节点抗震承载能力明显优于PC节点。RC节点的延性系数为3. 23,而PC节点为脆性破坏。该类型的"强梁弱柱"型PC节点抗震性能差,其破坏模式为柱端剪切脆性破坏,设计施工中应避免出现这类节点。     

方钢管混凝土柱-钢梁狗骨式节点有限元分析

通过对未设内隔板的方钢管混凝土柱钢梁一般狗骨式节点有限元分析,提出方铜管混凝土柱-钢梁翼缘加强型狗骨式节点,并采用有限元软件ANSYS对方钢管混凝土柱-铜梁狗骨式节点进行非线性有限元分析。分析在低周反复荷载作用下,方钢管混凝土柱-钢梁狗骨式节点的抗震性能。结果表明：翼缘加强型狗骨式节点具有良好的延性和耗能能力,翼缘的加强使节点初始刚度增加明显。     

新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

基于已有的异形钢管混凝土-钢梁节点,提出并设计了带侧板连接新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点.通过拟静力加载试验,系统分析了新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点的受力机理及抗震性能,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、承载能力等各项抗震指标.同时探讨了在低周反复荷载作用下,节点破坏特征及抗震性能.结果表明:随着荷载的增加,节点在屈服...     

钢管混凝土柱-H型梁节点抗震性能试验研究

为了确保结构安全及优化设计,以一幢28层钢管混凝土结构实际工程为背景,针对3个构造不同的足尺矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点开展了低周反复荷载试验,对节点的破坏形态、滞回曲线、位移延性和耗能等进行了较系统的研究。试验结果表明：3个节点均实现了＂强柱弱梁＂、＂强节点弱构件＂的设计目标,破坏形态均为梁端形成塑性铰;各节点的滞...     

基于统计分析的钢管混凝土柱-钢梁组合节点抗震性能对比研究北大核心CSCD

对近年来国内外完成的部分钢管混凝土柱-钢梁节点试验进行了统计分析,对比并分析了各类组合节点的破坏形式、承载力、耗能能力和延性等指标,建议了各类节点的适用地震烈度及设计注意事项。成果可供同类研究和工程设计参考。     

方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

基于非线性和再生混凝土损伤因子的塑性损伤本构,建立了外加强环全焊接刚性连接、外套管式端板连接半刚性连接以及顶底角钢全螺栓连接半刚性连接3种形式的方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析了各模型的抗震性能。结果表明:在低周循环加载下,柱内含有支撑骨架且没有穿柱构件时,有利于提高节点域核心再生混凝土的整体性,受力简单;采用外套管约束节点域,核心再生混凝土的应力、应变较小,有利于再生混凝土耐久性的提高;在相同轴压比、梁柱线刚度比的情况下,外加强环全焊接刚性节点承载能力和滞回耗能能力较高,但延性相对较差;顶底角钢全螺栓连接半刚性节点承载能力、滞回耗能能力相对较低,延性较好;外套管式端板连接半刚性节点的极限承载力、滞回耗能能力和延性性能都有良好的表现;在此基础上,对外套管式端板连接半刚性节点进行了荷载-位移影响参数分析。结果表明:轴压比在弹性阶段对节点的影响不大,在进入屈服和塑性强化阶段,随着轴压比的增高,节点的极限承载力和延性下降;在强柱弱梁的前提下,梁柱线刚度比的增加有利于节点弹性刚度和水平极限承载力的提高,屈服后梁柱线刚度比对节点刚度退化影响不大;钢材屈服强度影响主要体现在节点的极限水平承载力上;再生骨料取代率对节点的延性性能稍有影响;外套管和端板的厚度变化在一定范围时对节点的弹性刚度和极限承载力有一些影响,但增幅随着厚度的增加越来越小。     

矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点抗震性能试验研究及有限元分析

以天津泰达广场CBD工程A、B区超高层项目为背景,进行了不同连接方法的6个足尺矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点试件拟静力试验,分析了试件的破坏特征、承载力、延性、耗能能力、刚度退化、强度退化等性能。结果表明：在保证焊接及安装质量的前提下不同连接方法节点均具有较高的承载力及良好的抗震性能;在梁翼缘两侧焊接加强板有利于节点承载力的提高,矩形钢管中填充混凝土有利于减小节点核心区的剪切变形,提高节点的强度及刚度。利用ANSYS 10.0软件对试件在循环荷载作用下的滞回性能进行非线性模拟计算,并将理论分析结果与试验结果进行对比。对比结果表明,非线性有限元分析得出荷载-位移曲线与试验结果吻合较好,矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点均具有良好的耗能能力。     

复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点抗震性能试验研究

借鉴方钢管混凝土柱-钢梁外肋环板节点形式,将非梁柱连接面的柱两侧外肋环板改为竖贴于柱侧的竖向肋板并伸出与梁翼缘焊接,同时设置锚固腹板,形成复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点。通过7个梁柱组合体试件的低周反复荷载试验,分析各试件的破坏过程及特征,并对试件的滞回性能、承载力、延性、耗能能力和承载力及刚度退化等抗震性能进行研究。研究结果表明：节点的破坏形态基本相同,梁端先屈曲,形成塑性铰;锚固腹板可有效提高节点的承载力和变形能力;竖向肋板外伸长度可提高试件的初始刚度,使梁端塑性铰外移,有效保护节点核心区;试件的滞回曲线呈明显的梭形,具有良好的承载力、延性及耗能能力;试件在整个加载过程中刚度退化现象明显,承载力退化很小,可应用于抗震设防地区。     

复式钢管混凝土钢梁半穿心节点抗震性能研究

设计了复式钢管混凝土钢梁半穿心加肋加腋型节点,制作了4个梁柱试件组合体进行低周往复加载试验,并采用ABAQUS有限元软件建立了节点数值分析模型.半穿心节点刚度较大,破坏模式主要为梁端塑性铰破坏,节点试件的滞回曲线呈明显的纺锤形,耗能性能较好,有限元分析结果与试验结果吻合较好.利用有限元模型研究了节点构造、几何参数和材料参数对半穿心节点的破坏模式和承载力的影响.参数分析表明:梁柱线刚度比及轴压比对节点初始刚度影响显著;轴压比和钢梁强度对节点极限承载力影响较大;而节点的变形能力受轴压比影响较大;钢梁强度和轴压比的提高可导致柱端发生压弯破坏.通过试验和有限元模拟可知,半穿心节点能够满足刚性节点初始刚度、承载力及延性等方面的要求且抗震性能较好.     

复式钢管混凝土钢梁半穿心节点抗震性能研究

设计了复式钢管混凝土钢梁半穿心加肋加腋型节点,制作了4个梁柱试件组合体进行低周往复加载试验,并采用ABAQUS有限元软件建立了节点数值分析模型.半穿心节点刚度较大,破坏模式主要为梁端塑性铰破坏,节点试件的滞回曲线呈明显的纺锤形,耗能性能较好,有限元分析结果与试验结果吻合较好.利用有限元模型研究了节点构造、几何参数和材料参数对半穿心节点的破坏模式和承载力的影响.参数分析表明:梁柱线刚度比及轴压比对节点初始刚度影响显著;轴压比和钢梁强度对节点极限承载力影响较大;而节点的变形能力受轴压比影响较大;钢梁强度和轴压比的提高可导致柱端发生压弯破坏.通过试验和有限元模拟可知,半穿心节点能够满足刚性节点初始刚度、承载力及延性等方面的要求且抗震性能较好.     

复式钢管混凝土钢梁半穿心节点抗震性能研究

设计了复式钢管混凝土钢梁半穿心加肋加腋型节点,制作了4个梁柱试件组合体进行低周往复加载试验,并采用ABAQUS有限元软件建立了节点数值分析模型.半穿心节点刚度较大,破坏模式主要为梁端塑性铰破坏,节点试件的滞回曲线呈明显的纺锤形,耗能性能较好,有限元分析结果与试验结果吻合较好.利用有限元模型研究了节点构造、几何参数和材料参数对半穿心节点的破坏模式和承载力的影响.参数分析表明:梁柱线刚度比及轴压比对节点初始刚度影响显著;轴压比和钢梁强度对节点极限承载力影响较大;而节点的变形能力受轴压比影响较大;钢梁强度和轴压比的提高可导致柱端发生压弯破坏.通过试验和有限元模拟可知,半穿心节点能够满足刚性节点初始刚度、承载力及延性等方面的要求且抗震性能较好.     

方钢管混凝土柱-钢梁节点承载力试验研究

基于隔板贯通节点在地震作用下的破坏调查结果,提出了一种改善钢梁翼缘与隔板连接处受力性能的新型节点--倒角放坡型隔板贯通节点。对7个十字形节点试件进行了静力拉伸试验,研究了隔板贯通式连接中方钢管混凝土柱与钢梁受拉翼缘的连接性能,分析了钢梁翼缘与隔板连接构造以及浇注孔直径、隔板厚度、钢管的宽厚比等参数对节点局部受拉承载力的影响,并将试验得到的承载力与规程公式计算结果进行了比较。研究结果表明:倒角放坡型隔板贯通节点具有较好的承载力和延性;影响节点承载力的主要因素是隔板的厚度、浇注孔径和钢管的宽厚比,在钢管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度;对于填充混凝土的试件,采用公式计算节点承载力偏于保守。     

新型L形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

为改善节点域的受力性能,且易于实现装配化,文中提出了一种新型L形钢管混凝土柱-钢梁连接节点。将梁柱节点核心区管壁进行局部加厚,节点与钢梁之间采用Z字形悬臂梁进行全螺栓连接,无工地焊缝。通过改变节点区域的管壁厚度和是否设置拉结板设计了4个不同的新型节点,以及1个外环板节点模型,利用ABAQUS有限元软件对其进行低周往复荷载作用下的拟静力分析,得出各节点的滞回曲线、割线刚度、破坏特征、延性和耗能等指标,结果表明通过增加节点区管壁厚度和设置交错的拉结板,可以提高钢管的刚度与节点的承载力,改善节点域的受力情况;新型节点的力学及抗震性能均优于外环板节点,且符合建筑结构的抗震要求。     

预制混凝土管组合柱-钢梁连接节点抗震性能试验研究

为研究预制混凝土管组合柱-钢梁连接节点的抗震性能,以轴压比、钢套箍延伸高度、芯部混凝土强度以及钢套箍厚度为主要参数,进行了6个1/2缩尺节点的拟静力试验。研究了各节点的破坏形态、滞回特性、承载能力、耗能能力以及节点域受剪性能。试验结果表明：各节点主要破坏模式均为节点域剪切破坏;滞回曲线呈典型弓形,耗能能力较好;芯部混凝土强度和钢套箍厚度是影响节点抗震性能的关键参数,对承载能力和耗能性能影响较大;破坏时节点域极限剪切变形介于0.0482 ~0.100 rad之间;节点域受剪承载力降低系数介于0.86~1.00之间,承载力退化性能稳定。建立了预制混凝土管组合柱-钢梁连接节点受剪承载力计算式,计算值与试验值吻合较好且偏于安全。     

矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点抗震性能试验研究

为研究矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点的破坏特征和抗震性能, 进行了5个中节点、2个边节点和2个角节点的低周反复加载试验。观察了节点的受力过程及破坏形态, 分析了试件的荷载-位移滞回曲线、承载能力、强度和刚度退化、层间位移角和延性以及耗能能力等力学特性。结果表明: 矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点的典型破坏形态是节点域腹板的剪切破坏、节点核心区腹板与柱翼缘连接的竖向焊缝断裂; 试件滞回曲线饱满,层间位移延性系数介于1.44~2.74,弹塑性极限层间位移角约为1/43~1/21;等效黏滞阻尼系数介于0.227~0.316,表明节点域的变形和耗能能力较强。当柱截面肢高肢厚比为3、4时,破坏时节点核心区的剪切角约为0.01~0.03;当柱截面肢高肢厚比为2时,破坏时节点核心区的剪切角约为0.08~0.10。     

预制混凝土柱-钢梁对拉钢筋连接节点抗震性能试验研究

为充分发挥装配式结构的施工优越性以及改善钢筋混凝土柱-钢梁节点(RCS)的抗震性能,提出一种预制混凝土柱-钢梁对拉钢筋连接节点。通过对6个节点试件的低周往复加载试验,研究了对拉钢筋直径、对拉钢筋与钢梁翼缘相对位置以及钢梁翼缘形式对节点抗震性能的影响。结果表明：节点试件破坏模式为梁端弯曲破坏和节点区连接破坏,主要表现为柱钢梁翼缘屈曲、钢梁翼缘撕裂、对拉钢筋断裂、钢套筒撕裂、对拉钢筋脱孔和钢套筒与混凝土柱脱空;梁端荷载-位移的滞回曲线形状较为饱满,刚度退化曲线较为平缓,位移延性系数在3.30～5.52之间,等效黏滞阻尼系数在0.15～0.30之间,节点具有较好的塑性变形能力和抗震性能;随着对拉钢筋和塞焊孔的直径增大,节点试件的承载力和耗能能力有所提高;对拉钢筋布置在钢梁翼缘内侧,节点试件的承载力、延性和耗能均有所降低,非加强翼缘节点试件的承载力显著降低,但延性有所提高。在试验基础上,建立了该种节点的有限元分析模型,对轴压比、钢套筒厚度等相关影响因素进行了研究。结果表明：随着轴压比的增大(由0.2增大到0.7),节点承载力有小幅增加8.8%;节点承载力随着核心区钢套筒厚度的增大(由10 mm...