超高层建筑施工整体钢平台钢梁螺栓节点刚度影响因素研究

为研究模块化整体钢平台钢梁间连接节点刚度的影响因素,对8个不同构造的主次梁螺栓连接节点进行有限元数值模拟,并通过试验与有限元模拟结果进行对比验证。分析了螺栓规格、节点螺栓数量以及翼缘连接等因素对主次梁螺栓连接节点抗弯刚度的影响。研究结果表明:螺栓孔间隙减小、螺栓个数增加、翼缘连接设置可提高钢平台主次梁螺栓连接节点的抗弯刚度。根据数值模拟结果,对整体钢平台标准化以及主次梁螺栓连接节点构造提出建议。     

主次梁高强螺栓连接节点承载力研究

在主次梁连接螺栓设计计算时,附加弯矩的力臂通常取次梁上螺栓群的形心到主梁腹板中心线的水平距离,这种附加弯矩的计算方法与实际受力状态不符。对实际钢结构工程中有代表性的主次梁高强螺栓连接节点进行承载力试验研究,探讨主次梁连接螺栓节点的屈服荷载、极限承载力和极限变形能力。同时,采用有限元软件对多种类型的主次梁高强螺栓连接形式的模型进行考虑接触单元的非线性分析,将试验结果、有限元计算结果与常规分析方法计算结果进行对比,提出主次梁连接螺栓承载力设计计算时更为合理的偏心距取值方法,计算结果与试验和有限元分析结果吻合良好。     

Yield line theory based loading capacity analytical model of bolted endplate connections to square hollow section columns

为研究螺栓端板连接方钢管柱的承载力,进行了11个连接件的单调静力试验,分析了钢管和螺栓的3种典型破坏模式,以及钢管管壁厚度、螺栓列距与直径、盲孔螺栓Hollo-bolt构造等因素对连接件承载力的影响,提出了预测该类连接承载力的改进屈服线计算模型。研究结果表明：螺栓端板连接方钢管柱的破坏模式与钢管管壁厚度以及螺栓列距相关,承载力随钢管厚度以及螺栓列距和直径的增大而增大;通过连接件整体位移和钢管管壁连接面竖向位移与荷载关系,按双线性屈服模型得出的承载力预测值与试验值相近;由连接件试验结果折算得到的预测结果可用于此类节点的屈服弯矩计算。基于屈服线理论建立的连接件承载力的计算模型的计算结果,与试验结果比较,二者吻合较好。     

基于屈服线理论的螺栓端板连接方钢管柱承载力计算模型研究

为研究螺栓端板连接方钢管柱的承载力,进行了11个连接件的单调静力试验,分析了钢管和螺栓的3种典型破坏模式,以及钢管管壁厚度、螺栓列距与直径、盲孔螺栓Hollo-bolt构造等因素对连接件承载力的影响,提出了预测该类连接承载力的改进屈服线计算模型。研究结果表明:螺栓端板连接方钢管柱的破坏模式与钢管管壁厚度以及螺栓列距相关,承载力随钢管厚度以及螺栓列距和直径的增大而增大;通过连接件整体位移和钢管管壁连接面竖向位移与荷载关系,按双线性屈服模型得出的承载力预测值与试验值相近;由连接件试验结果折算得到的预测结果可用于此类节点的屈服弯矩计算。基于屈服线理论建立的连接件承载力的计算模型的计算结果,与试验结果比较,二者吻合较好。     

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。     

波折腹板钢梁柱弱轴半刚性连接性能研究

为研究波折腹板钢梁柱弱轴半刚性连接的性能,采用有限元软件ANSYS建立三维实体有限元模型,对连接进行加载模拟,得到弯矩-转角曲线、最大荷载时的节点区位移和von Mises应力云图、端板及节点附近柱腹板应变和变形,分析连接的受力性能。讨论了梁腹板高度、端板厚度和螺栓直径对弯矩-转角曲线的影响。研究结果表明:与梁受拉翼缘连接处的端板及与节点区域柱上加劲肋附近的腹板变形是梁柱产生相对转动的主要因素;梁腹板高度对连接的初始转动刚度及抗弯承载力有显著的影响;当板厚度与螺栓直径较小时,端板厚度与螺栓直径的变化对节点连接性能有较大的影响;随着外荷载的增加,弯矩-转角曲线由线性特征转为非线性。     

工字形钢梁-矩形钢管柱单向螺栓节点抗弯承载力理论计算方法

针对工字形纯钢梁和钢-混凝土组合梁分别与矩形钢管柱和矩形钢管混凝土柱采用单向螺栓(也称单边拧紧螺栓)连接形成的4种节点形式,对其在弯矩作用下的受力机理及破坏模式进行分析,讨论导致节点失效的因素。总结节点在弯矩作用下的9种失效模式,包括：单向螺栓拉断、端板受弯屈服、矩形钢管柱壁翼板受拉屈服、矩形钢管柱壁翼板受压屈服、矩形钢管柱壁腹板受压屈曲、混凝土楼板局部压溃、钢筋屈服、矩形钢管柱内混凝土局部压溃、矩形钢管柱壁腹板受压屈服,进而基于破坏模式给出节点各组件承载力的计算公式。对4种节点在不同破坏模式下的正弯矩承载力和负弯矩承载力进行分析,给出节点承载力计算公式。将节点抗弯承载力的理论计算结果与试验结果进行对比,验证理论计算方法的可靠性。     

钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点约束弯矩试验研究

钢梁与混凝土柱单剪板连接节点形式简单、施工方便。在单剪板节点结构设计中,通常把该类节点简化成铰接节点,认为其只传递剪力和轴力,忽略梁端弯矩的作用,从而高估了预埋件的承载能力,给结构留下了安全隐患。为了研究单剪板连接节点的受力性能,对3个不同螺栓布置的钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点进行了静力加载试验,研究了螺栓数量、螺栓直径等因素对试件破坏模式、荷载-挠度曲线和约束弯矩的影响。结果表明：钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点的约束弯矩随螺栓群惯性矩的增大而增大;试件的承载力和刚度受高强螺栓布置数量的影响较大,受螺栓直径的影响较小。在试验研究的基础上,建立了单剪板连接节点的受力简化模型,根据模型给出了约束弯矩计算方法和弹性阶段节点折算偏心距计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

木-混凝土单螺栓连接抗剪承载力试验及参数化分析

针对木-混凝土单螺栓连接性能,进行了14个连接试件单调加载试验,探讨和揭示了节点的传力机制、屈服模式和破坏形态。试验结果表明,节点具有良好的延性,螺栓直径的适当增大和钢垫板的使用可有效提高节点承载力,无垫板试件初始刚度随着直径增大而提高,建议在节点设计中使用钢垫板。利用ABAQUS软件对连接节点进行非线性参数化分析,计算结果表明增大螺栓直径能够增大节点承载力,但超过一定范围增大螺栓直径对承载力的提高幅度减小。     

常用H型钢次梁端部节点力学性能研究

钢结构工程中目前常用的H型腹板栓接主次梁连接方式已被证实为半刚性,但此种半刚性连接节点的具体力学性能却仍未研究清楚。基此,对工程中一些常见截面尺寸的H型钢次梁进行对比分析研究。研究方式不改变腹板栓接主次梁节点部分自身的连接方式,将次梁的线刚度作为变量,经过大量的计算和比较,分别作出各自的弯矩—转角(M·θ)曲线、节点转动刚度统计表和弯矩传递百分比汇总表。研究发现,节点初始转动刚度与次梁线刚度之间相对大小导致节点连接部分最终分担的弯矩有所不同,连接节点部分所传递的弯矩百分比值基本稳定在10%左右,并由此指导H型钢次梁端部节点设计。     

竹层积材钢夹板螺栓节点的承压性能

进行了4个测试组共20个竹层积材钢夹板螺栓节点承压试验研究,并采用ABAQUS有限元软件建立了螺栓节点的三维实体非线性有限元模型,分析了竹层积材厚度和螺栓直径对节点刚度、屈服载荷和破坏形式等力学性能的影响.研究表明:非线性有限元计算结果与试验结果吻合良好,能够准确预测节点刚度、屈服载荷和破坏模式;随螺栓直径的增加,螺栓节点的刚度和屈服载荷大致呈线性增加;竹层积材厚度的增加能显著提高节点的极限载荷和延性系数;节点的破坏形式受螺栓直径扣竹层积材厚度的共同影响,当节点破坏形态为Ⅰ型时,螺栓和竹层积材这2种材料的强度均能充分发挥且节点延性系数较高,节点力学性能最佳.     

半刚性梁柱节点力学特性试验研究

为了解上下翼缘角钢连接的梁柱节点的初始刚度、极限承载力及破坏特性,以角钢肢厚、螺栓直径为试验参数,对其进行了往返荷载作用下的受弯试验。试验结果表明,节点的初始转动刚度主要与节点的几何形状因素有关,节点承载力主要受角钢肢厚的影响。根据试验结果,提出两种连接节点破坏模型,给出承载力计算公式,其计算值与试验结果相吻合。与此同时,进行数值模拟试验,从而进一步了解半刚性节点的受力特性及刚度特征,得到了节点的弯矩-转角曲线,数值模拟和试验结果吻合较好,为这种节点的设计与应用提供参考。     

螺栓球节点的静力及滞回性能研究北大核心CSCD

螺栓球节点广泛应用于网架及双层网壳中,属于典型的半刚性节点.在传统的设计与分析中,常忽略抗弯刚度而将其假设为铰节点,造成结构实际内力与数值计算结果出现偏差,因此有必要研究螺栓球节点的力学性能.利用ABAQUS软件建立了螺栓球节点的精细化模型,通过与已有试验结果的对比验证了模型的准确性;深入研究了不同参数下螺栓球节点的轴向与抗弯刚度及滞回性能.研究表明:当螺栓球节点受轴向压力作用时,套筒承受大部分作用力,节点的轴压刚度随螺栓直径和套筒厚度的增加而增大;当螺栓球节点受轴向拉力作用时,螺栓及锥头承受大部分作用力,节点的轴拉刚度随螺栓直径和锥头底板厚度的增加而增大;在同一拉弯及压弯应力比下,螺栓球节点在拉弯作用下的极限弯矩值高于压弯作用下的极限弯矩值,而拉弯及压弯作用下节点的初始刚度值相差不大;螺栓球节点的滞回曲线呈饱满的纺锤型,骨架曲线呈典型的“S”型,表明节点具有良好的延性、受力性能及耗能性能.     

地震作用下端板抗弯连接的受力性能

该文进行了8个足尺钢梁柱端板抗弯连接节点在循环荷载下的试验研究。试验考察的参数有端板厚度、螺栓直径、端板外伸加劲肋、柱加劲肋、端板类型（齐平端板及外伸端板）。试验给出了端板连接节点的弯矩承载力、转动刚度、转动能力及滞同曲线结果。试验结果表明外伸端板连接具有抗震框架所要求的足够的承载力、节点转动刚度、延性及耗能能力。基于试验结果和理论分析,提出了抗震框架端板连接的节点构造,推荐给出了三种破坏模式需求及相应的承载力,     

墩梁半刚性连接节点受力性能与计算方法研究

提出一种不传递弯矩的墩梁半刚性连接节点,开展12个分别考虑不同影响参数的足尺节点模型拟静力试验,对比研究节点传力机理,分析刚度变化规律;采用验证后的有限元模型开展主要影响参数扩展分析,通过数值拟合方法,建立考虑半刚性节点剪切刚度和抗弯刚度计算方法。结果表明：水平荷载作用下,节点先平动再转动,该构造能利用钢棒的弯曲能力和橡胶套的压缩能力来实现桥梁上、下部结构连接处的半刚接性能。橡胶套厚度与钢棒直径是影响半刚性连接节点剪切刚度和抗弯刚度的主要因素,同时钢棒的根数与节点剪切刚度和抗弯刚度成近线性倍数关系,钢棒高度和橡胶垫厚度对节点受力性能的影响可以忽略不计。随着钢棒直径增大,半刚性节点平动位移逐渐减小,剪切刚度和抗弯刚度呈非线性递增关系。随着橡胶套厚度增大,半刚性节点平动位移逐渐增大,剪切刚度和抗弯刚度呈非线性递减关系。考虑钢棒直径和橡胶套厚度双参数变化的刚度计算公式,可用于墩梁半刚性连接节点设计。     

H型钢梁与矩形钢管柱外伸式端板单向螺栓连接节点承载力试验与理论研究

介绍了H型钢梁与矩形钢管柱连接节点的节点类型和单向螺栓产品及其受力性能的研究现状。通过对3种不同形式的外伸式端板单向螺栓连接节点的单调静力加载试验,得到了各试件的破坏模式和弯矩 转角曲线,研究了螺栓承载力、端板厚度、柱壁厚度对节点破坏模式的影响。〖JP2〗基于试验现象提出了用于理论计算的螺栓力分布模式。运用EN 1993-1-8的等效T形连接件法计算了由端板材料强度控制的节点受弯承载力。利用屈服线理论,基于试验现象提出了钢管柱壁的屈服线模式,通过虚功原理求解出由柱壁材料强度控制的节点受弯承载力。研究表明,螺栓、端板、柱壁间的相对强弱关系直接影响节点的破坏模式,相对较弱的部件会先于节点中其余部件发生破坏。理论计算值与试验结果相比偏保守。最后提出了H型钢梁与矩形钢管柱连接节点的设计准则。     

钢框架结构半刚性连接节点失效模式控制的设计优化研究

以山东省某市QP2007-18号宗地项目为例,运用数值模拟方法,研究半刚性节点的失效模式,并对节点的梁柱结构进行设计优化。结果表明,设计的外伸端板半刚性连接节点的破坏形式为延性破坏,破坏时节点的端板先屈服,高强螺栓最后达到极限抗拉强度;增加钢梁和钢柱的刚度均可提高半刚性连接节点刚度,而提高钢梁的刚度则可增加半刚性连接节点的弯矩屈服荷载。     

薄壁方钢管混凝土柱-空心钢管梁节点单调加载试验研究

以轴压比为主要考察参数,对6个1∶1足尺模型的薄壁方钢管混凝土梁柱节点进行了单调加载试验。试验观察了受力过程和破坏形态,得到了梁端荷载-位移曲线,并分析了节点的刚度、承载力和延性等重要指标。结果表明,试件节点均经历了弹性、梁局部屈服、塑性、破坏等阶段,直焊型节点的破坏主要是由梁局部屈曲及柱棱角处拉裂引起,螺栓节点的破坏主要是由于梁与柱贴板间焊缝开裂引起,加腋节点中加腋板显著增强了节点域刚度,塑性铰形成于梁上并远离节点区域,其破坏主要由梁局部屈曲引起,节点域完好,较好地满足了"强柱弱梁、节点更强"的抗震设计目标;采用螺栓贯穿连接措施对节点初始刚度影响不大,而采用加腋手段对节点初始刚度提高显著;加腋和螺栓贯穿连接措施均能较大地提高节点的承载力;随着轴压比的增大,试件极限承载力有一定小幅降低,而试件延性下降明显。     

正交胶合木-混凝土螺栓连接力学性能试验研究及参数分析

为研究正交胶合木(CLT)-混凝土螺栓连接的力学性能,对12个顺纹连接试件和12个横纹连接试件进行了单调加载和低周往复加载试验,总结了连接典型的破坏模式,得到了连接的初始刚度、承载力及延性系数等力学性能;利用ABAQUS软件对连接进行非线性参数分析,研究螺栓直径、螺栓强度等级及CLT层板厚度等参数对连接力学性能的影响。结果表明：连接的破坏模式与厚径比(CLT厚度与螺栓直径之比)相关,当厚径比不大于6.56时,主要发生单塑性铰屈服、木材销槽承压及局部承压破坏;螺栓直径一定时,增加CLT层板厚度可有效提高连接承载力;当厚径比大于6.56时,主要发生螺栓双塑性铰屈服与剪断破坏;增加层板厚度对连接初始刚度、承载力和破坏模式无明显影响。针对螺栓屈服破坏模式,增大螺栓直径可提高连接的初始刚度与承载力;提高螺栓强度等级对初始刚度影响较小,但可提高连接承载力。     

户内变电站全螺栓连接钢框架静力性能数值模拟分析

对采用卡槽式全螺栓连接节点的钢框架的静力性能进行数值模拟分析,通过分析明确了卡槽式全螺栓连接节点的钢框架的破坏机理,结构首先在梁跨中出现塑性铰,同时框架结构节点区域在梁跨中截面屈服时未出现整体破坏,可以满足钢框架结构设计需要。同时随着梁连接端板厚度的增大,试件节点处柱面连接板和梁连接端板的连接更加紧密,框架整体刚度也随之增大。