梁腹板开孔型梁柱节点滞回性能分析

提出了一种改进形式的腹板开孔型梁柱节点,在腹板矩形开孔的基础上对两侧边进行半圆弧开孔,运用有限元软件ABAQUS对已有梁翼缘削弱型梁柱节点的循环荷载试验进行三维实体建模分析,通过对比试验与有限元得到的滞回曲线及破坏形态对有限元建模方法的有效性进行验证,然后进行了15个不同开孔细部尺寸的节点模型在循环荷载作用下的模拟分析。当腹板开孔高度H不大于梁截面高度hb的47%时,未能有效地实现塑性铰外移,滞回曲线基本与未削弱的标准模型的重合。当腹板开孔高度达0.53hb时,节点的承载力明显降低,塑性铰在开孔区域形成。随着开孔矩形部分宽度B的增大,节点的承载能力逐渐降低,但降低幅度不大,塑性变形向开孔区域转移。建议开孔削弱中心距离柱翼缘表面的距离L取为hb,腹板开孔矩形部分高度H和宽度B分别为0.53hb和0.5hb左右,最后通过改变梁柱截面对该组削弱参数取值进行了合理性验证。     

考虑组合效应的梁腹板开圆孔型节点抗震性能试验研究

为考察楼板组合效应对腹板开圆孔节点滞回性能、破坏机理、塑性铰形成位置的影响,设计并完成考虑组合效应的梁腹板板开圆孔型节点足尺试件的拟静力试验。通过试验现象,阐述试验试件破坏全过程,揭示该类节点的破坏机理。基于ANSYS分析平台,建立试验试件的有限元模型,数值模拟结果与试验结果的对比验证了有限元分析方法的合理性。结合以往试验获得数据,建立考虑组合效应开圆孔、不考虑组合效应开圆孔、不考虑组合效应不开圆孔等3种节点对比模型,讨论楼板组合效应对节点破坏形式、滞回性能、塑性区分布的影响。研究结果表明,组合效应对腹板开圆孔节点的性能影响不可忽略;选择合理的削弱参数,梁腹板开圆孔型节点可以达到塑性铰外移的效果。     

采用腹板开圆孔梁柱节点的钢框架足尺模型抗震性能试验研究

腹板开圆孔节点是一种新型削弱型节点,文中介绍了采用腹板开圆孔节点的钢框架足尺模型拟动力、拟静力试验,其中拟动力试验主要是研究钢框架的地震响应,拟静力试验主要考察结构的破坏形式。试验结果表明试验模型能够满足现有规范的相关要求,并没有因为腹板开圆孔节点的使用而降低结构的整体性能。测得的梁翼缘板应变分布规律说明由于腹板开圆孔削弱,塑性区外移到梁削弱处,随着地震输入能量的增加,削弱处的应变也急剧增加。在拟静力试验中腹板开圆孔节点的破坏形式是削弱处梁翼缘、腹板的局部变形;而传统全焊型节点,塑性区始终处于梁柱连接处,其破坏形式可能是梁柱连接焊缝的断裂。通过试验实测结果与数值分析结果的对比可以看出,在弹性阶段,采用腹板开圆孔节点的钢框架与等截面传统钢框架的地震响应相差很小,但进入塑性后,两者差异增大,有必要对腹板开圆孔节点的动力简化模型进行研究。     

节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接腹板开孔型节点的滞回性能研究

采用有限元软件ABAQUS对节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接普通节点和腹板开孔型节点进行有限元分析,研究了开孔参数、轴压比、钢材强度对节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接腹板开孔型节点滞回性能的影响。分析结果表明:在循环荷载作用下,在弹性阶段节点腹板开孔参数对节点骨架曲线影响不大;进入弹塑性阶段后,开孔参数对节点的承载力影响较大,其中开孔直径对节点的滞回性能影响最大,开孔位置次之;轴压比对节点的滞回性能基本无影响;随着钢材强度的提高,节点的屈服承载力和极限承载力随之也提高,并且其延性也在降低,中强度钢材可以满足延性的要求,因此可以通过提高钢材的强度来提高节点的抗震性能。另外提出了一种适用于弱轴连接的加强型与腹板开孔型并用的新型节点。通过有限元分析发现新型节点能够综合加强型节点与腹板开孔型节点的优点,实现塑性铰外移和增加使用功能的要求,有效地保护节点,达到"强节点弱构件"的目的,具有一定的工程应用价值。     

钢结构梁腹板开圆孔组合节点性能数值分析

受到外力影响(地震灾害)的时候,钢结构梁柱节点比较容易产生脆性破坏。梁腹板开圆孔节点就是针对这种情况提出安的新的结构形式。钢结构梁腹板开圆孔的时候,开孔的大小、位置都会对结构的受力性能产生影响,设计的时候要考虑狂街结构的整体抗震性能来做到延性、承载力和刚度的相互协调。通过对混凝土楼板组合效应的研究,可以利用软件建立组合节点的有限元模型,对钢结构梁腹板的尺寸、相关参数的变化情况进行有效的探讨,确定梁腹板开孔的方式和尺寸。本文就组合效应对钢结构梁腹板开圆孔的影响进行简要的分析和探讨。     

钢筋混凝土结构梁柱节点滞回性能对比分析

为验证装配式强化梁柱节点与传统梁柱节点在受力和抗震性能方面的区别,借助ABAQUS的非线性分析功能分别建立了传统梁柱节点和装配式强化梁柱节点有限元模型,选择了合理的参数,分析了二者的破坏形态和滞回性能。结果表明：在相同荷载作用下,传统梁柱节点模型中的部分钢筋已发生破坏,强化梁柱节点中的钢筋未破坏,只部分钢筋进入塑性变形阶段,且通过滞回曲线对比显示：强化梁柱节点曲线的包络面积明显大于传统梁柱节点,说明了装配式强化梁柱节点的耗能能力更好。装配式强化梁柱节点设计的刚度、承载力和耗能能力均优于传统梁柱节点。     

梁翼缘开长孔型节点滞回性能分析

提出了一种翼缘开长孔的梁柱节点形式,运用有限元软件ABAQUS对梁翼缘采用长孔削弱的钢框架梁柱节点进行循环荷载作用下的受力性能分析。考虑参数:开孔矩形部分起始部位距离柱翼缘表面的距离a、矩形孔长度b、矩形孔宽度c、开孔距离梁翼缘边缘的距离d的影响,开展了4个系列共19个节点模型的参数分析,对各模型的滞回曲线及破坏时节点处的Mises应力进行了详细分析,以得到合适的参数取值。分析结果表明:随着参数c的增大,节点的最大承载能力逐渐降低,塑性铰外移明显;参数a、b、d对节点的荷载-位移滞回曲线及骨架曲线影响很小;随着参数a的增大,塑性铰逐渐外移,随着参数b的增大,梁端焊缝处应力明显降低,随着参数d的增大,承载力略有降低,梁腹板上应力集中部位愈加靠近梁柱节点;建议参数取值a=(0.8~0.9)b_f,b=(0.7~0.9)h_b,c=0.15b_f,d=0.075b_f,其中b_f和h_b分别为梁截面宽度和高度。     

钢管加强梁腹板开孔型梁柱弱轴连接节点的抗震性能研究

为解决梁腹板开孔型梁柱弱轴连接节点抗剪承载力不足以及全焊型节点在地震作用下焊缝脆性断裂的问题,提出了一种钢管加强梁腹板开孔型梁柱弱轴连接形式。利用ABAQUS有限元软件对该节点连接形式进行了数值模拟分析,详细研究了不同参数对节点抗震能力的影响。结果表明:在合理参数取值范围内,钢管加强梁腹板开孔型梁柱弱轴连接节点在低周反复荷载作用下能够使塑性铰远离梁端,在节点域和柱位置未发生塑性变形。加强钢管厚度越大节点抗剪承载力越高,节点耗能系数越小;腹板开孔半径越大承载力越低,节点耗能系数越大;节点位移延性系数随加强钢管厚度和腹板开孔半径的增大先增加后降低;开孔距离主要对塑性铰产生位置有较大影响,开孔距离较大或者较小时,钢梁塑性铰均出现在梁端根部,不满足设计要求;给出了加强钢管厚度、腹板开孔半径、开孔距离合理建议取值,为实际工程提供参考。     

型钢混凝土梁—柱节点受力性能分析

通过ANSYS有限元分析软件对实际工程中常见的一些不同种类型钢混凝土梁—柱节点建立模型,应用有限元非线性理论,对不同节点应力应变关系、荷载分布情况以及破坏机理加以研究。结合受力节点的材料性能、破坏形式,对不同型钢混凝土梁—柱节点的刚度、应力应变情况以及裂缝开展形式进行了分析,为类似结构设计提供依据。     

关于型钢混凝土梁柱节点的思考

介绍了型钢混凝土梁柱节点的连接类型及节点设计的注意事项,对型钢混凝土结构节点构造形式与梁柱节点的抗震性能进行了分析,并总结了型钢混凝土节点施工技术难点,对类似工程施工具有借鉴作用。     

钢管混凝土柱—钢骨梁节点非线性分析

钢管混凝土柱在地震区不受轴压比限制,因此,近年来在高层建筑中应用较多.但节点构造较为复杂,施工难度大,采用梁中钢骨穿插柱的办法可以使得施工简单易行,但力学性能还有待进一步研究.通过对两种钢骨穿插节点的有限元分析,结果表明:这两种连接节点抗震性能优越,延性非常好;节点刚度退化不多;破坏时节点域和柱变形极小.此两种节点整体性很强、刚度大,破坏时塑性角外移,避免节点域的脆性破坏,符合强节点、弱杆件的抗震设计原则.     

钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点抗震性能试验研究

为研究钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点的抗震性能及受剪承载力,完成了8个钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点试件的拟静力试验,研究了钢筋强度、节点核心区配箍率、贯通节点的腰筋及柱内非角部钢筋对活性粉末混凝土梁柱中节点的破坏过程、破坏形态、受剪承载力、滞回特性、耗能、承载力和刚度退化等抗震性能的影响。结果表明,梁柱纵筋采用HRB600高强钢筋延缓了刚度退化速率,提高了试件的耗能能力;核心区箍筋配筋率的增大能够改善破坏阶段试件的承载力退化特性和耗能能力,节点核心区横向钢筋面积率为0~0.98%时,节点的受剪承载力和延性随横向钢筋面积率的增大而增大;贯通节点的梁内腰筋和柱内非角部钢筋均能够有效提高节点受剪承载力、延缓构件承载力的退化、提高其耗能能力。采用GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的受剪承载力公式,对于低配箍率节点承载力计算偏于保守,当面积配箍率大于0.98%时偏于不安全;ACI 352-02中公式的计算结果与试验值更接近,约有9%~46%的安全裕度。     

梁-梁连接型预制钢骨混凝土梁柱节点变形性能试验研究

为解决传统装配式节点连接构造复杂、节点核心区易发生剪切破坏的问题,提出了一种基于梁-梁连接的预制钢骨混凝土梁柱节点。以轴压比、连接区混凝土类型和连接方式为参数设计了4个足尺十字形节点试件并进行了低周往复加载试验,考察了该新型节点在低周往复荷载作用下的破坏过程及破坏模式,通过研究梁的挠度、连接区钢材应变、节点核心区箍筋应变和柱底钢材应变分析了该新型节点的损伤程度与机理。结果表明：传统现浇节点在其核心区发生剪切破坏,而新型节点均在梁-梁连接区发生弯剪破坏,新型节点连接构造简单,安全可靠;轴压比的增大抑制了节点核心区及连接区裂缝发展,但加剧了梁的挠度突变和柱底应力集中,加重了节点损伤且削弱了节点变形能力;在梁-梁连接区使用纤维混凝土可以有效延缓试件裂缝开展及减缓梁的挠度突变,降低了节点损伤程度。研究结果可为装配式钢骨组合节点在地震区的推广应用提供参考。     

桁架式钢骨混凝土梁-钢筋混凝土柱节点抗震性能试验研究

为研究桁架式钢骨混凝土框架梁-钢筋混凝土柱连接节点的抗震性能,制作12个考虑钢骨含量、腹杆截面面积及轴压比三个变化参数的节点试件,对其进行低周反复荷载试验。试验观察了构件破坏过程,得到了节点梁端荷载-位移滞回曲线和骨架曲线以及各阶段的应变、荷载和位移值,并分析了节点的延性、能量耗散能力、抗剪性能。试验研究表明,该节点形式具有很好的延性和耗能能力,证明在节点区及梁端配有交叉腹杆的桁架式钢骨混凝土梁与钢筋混凝土柱节点连接方法是可靠的,节点能够有效传递弯矩和剪力。在试验研究的基础上建立了恢复力模型,模型和试验能够较好地吻合。研究成果可为工程实践提供参考。     

Behavior and strength of steel reinforced concrete beam-column joints with two-side force inputs

Experimental results from five large-scale cruciform type beam-column subassemblies showed that: (1) the SRC joint demonstrated a more moderate pinching phenomenon than the RC joint; (2) the shear strength provided by the longitudinal flanges of the cross-H steel section was significantly higher than expected; (3) the definition of the joint zone of the SRC column-wide flange beam system should be modified to match experimental observations; and (4) the corner ties can be used to replace joint hoops without demonstrating any negative behavior. It was also found that the strength superposition method was able to predict the SRC joint shear strength with reasonable accuracy.     

钢筋混凝土柱—折线型钢梁体系节点受力分析

通过ANSYS workbench14.0建立钢筋混凝土柱—折线型钢梁体系模型,研究该结构体系在集中荷载作用下梁柱节点的受力情况,并结合弹塑性力学非线性分析,对比两种方法所得结果,总结钢筋混凝土柱—折线型钢梁体系节点受力特征,为优化该结构体系设计提供有力参考。     

腹板开圆孔工字形变截面弧形压弯构件设计

采用壳单元建模分析设计腹板开圆孔工字形变截面弧形压弯构件,它可克服梁单元建模的不便,同时考虑结构的强度、刚度、稳定性,具有方便简捷、精确度高的特点。