梁柱半刚性端板连接弯矩——转角全曲线计算方法的实际应用

采用了一种计算轻钢结构梁柱半刚性端板连接转动变形的方法,通过与有限元软件计算的结果比较得到验证,该方法不但能够较好地计算端板连接的整体转动变形特性,包括初始转动刚度和弯矩-转角(M-θ)全过程曲线,而且能够较好分析计算其转动变形的各种来源,包括节点域剪切变形、螺栓伸长、端板和柱翼缘弯曲变形等,从而能够提供弯矩-剪切转角(M-θs)和弯矩-缝隙转角(M-θep)曲线,为准确分析端板连接的细部转动变形特性提供了可靠依据,同时也为我国轻钢结构设计规程关于节点转动变形的具体设计计算方法提供了有益补充.     

平端板连接半刚性梁柱组合节点的弯矩-转角模型

目的研究半刚性连接弯矩-转角关系,为半刚性组合框架设计提供依据.方法采用连接弯矩-转角关系的数学模型模拟方法,并利用4个平端板连接半刚性梁柱组合节点的拟动力试验和低周反复荷载试验的结果进行验证.结果给出了平端板连接半刚性梁柱组合节点弯矩-转角关系的模型,包括单调加载和循环加载模型.在单调荷载作用下,连接的弯矩-转角关系曲线有三线性和幂函数两种形式;在循环荷载作用下,给出的连接滞回模型同样包含两种形式：第一种,骨架曲线采用与单调荷载作用下相同的三线性形式,滞回曲线采用最大点指向形式;第二种,骨架曲线采用与单调荷载作用下相同的三参数幂函数形式,而滞回曲线同前.结论与现有试验数据的比较表明,给出的平端板连接弯矩-转角关系模型与试验结果吻合较好,可供工程设计使用.     

端板连接半刚性钢框架节点抗震性能分析

半刚性节点具有较好的抗震性能,能很好地解决刚性连接节点延性不好、容易发生脆性破坏的问题.本文利用大型有限元软件ANSYS分析了外伸端板连接、平齐端板连接与刚性连接节点抗震性能的不同,并与单调荷载下静力性能相对比,研究了节点承载力、应力变形特性、延性及耗能性能,通过结果分析,指出了合理的外伸端板半刚性连接可以用于抗震设计中.     

端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架滞回性能研究

应用ANSYS软件对端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架进行非线性有限元分析。采用梁单元和实体单元联合建模,定义点-面接触并使用MPC算法实现梁单元和实体单元的连接。对已有试验试件进行模拟,计算结果与试验结果吻合较好。根据相关研究成果,结合我国现行设计规范,考虑高强螺栓直径及连接端板厚度等参数的影响,设计了8个端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架结构模型。有限元分析表明:端板连接耗能梁段偏心支撑钢框架具有良好的延性和耗能能力;螺栓直径过小会导致连接的破坏先于耗能梁段,按照规范设计的连接满足结构受力要求;耗能梁段端板太薄会造成端板变形过大,导致连接节点破坏,建议厚度取值不应小于连接螺栓的直径。     

弯矩和轴拉力共同作用下梁柱平齐端板连接的弯矩-转角关系

半刚接钢框架内填RC剪力墙结构(SRCW)的梁端有较大的轴向拉力,梁柱连接受弯矩和轴拉力的共同作用.鉴于已有的梁柱连接研究均未考虑梁端轴拉力的影响,对弯矩和轴拉力共同作用下的梁柱平齐端板连接的弯矩-转角关系进行了研究.在有限元分析和已有的研究成果的基础上,提出了弯矩和轴拉力共同作用下梁柱平齐端板连接的抗弯承载力、初始刚度及弯矩-转角关系的简化计算方法.     

端板连接半刚性节点对多层钢框架设计的影响

我国目前将端板连接按刚性节点进行设计,主要用在单层门式刚架结构中,对多层钢框架由于缺乏计算理论和方法,与实际情况相差很大,特别是对抗震性能的影响很大.针对端板连接节点,采用有限元分析的方法,利用试验和有限元计算得到的节点刚度转角曲线,将半刚性端板连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Ansys建立有限元模型进行计算分析.对比了将端板连接视为刚性和半刚性两种情况下钢框架的内力和变形,在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性节点的影响.并给出一些在设计时考虑节点刚度的建议,希望能够对实际工程设计有所助益.     

加劲肋对端板连接滞回性能的影响

为了探讨梁柱端板连接的滞回性能，进行了8个节点试件的循环加载试验，其中涉及到加劲肋作用的有5个，试验中柱端施加了轴向压力。试验结果表明：加劲肋不但可以提高节点刚度和承载力，改善滞回性能，而且可以延缓梁翼缘与端板间焊缝的开裂，减小撬力；端板连接具有良好的延性和耗能能力，节点的转角都超过了0．03rad。最后根据试验结果提出了设计和施工建议。     

半刚性T形件梁柱连接的滞回性能

对受力-变形性能机理进行理论分析,建立相应的力学模型.在考虑材料与几何非线性的基础上,采用接触问题的弹塑性大变形有限元分析方法通过对循环荷载作用下的T形件连接的有限元模拟,研究发现,T形件厚度对整个连接的滞回性能、破坏模式、承载能力等都有显著影响,T形件翼缘厚度不宜过薄,其厚度应该满足构件的延性要求.大部分的T形件梁柱连接都表现出足够的延性,试件所达到的最大移角几乎均超过0.03 rad,有的甚至达到0.055 rad.     

加劲肋对端板连接滞回性能的影响

为了探讨梁柱端板连接的滞回性能,进行了8个节点试件的循环加载试验,其中涉及到加劲肋作用的有5个,试验中柱端施加了轴向压力.试验结果表明加劲肋不但可以提高节点刚度和承载力,改善滞回性能,而且可以延缓梁翼缘与端板间焊缝的开裂,减小撬力;端板连接具有良好的延性和耗能能力,节点的转角都超过了0.03rad.最后根据试验结果提出了设计和施工建议.     

半刚性连接钢框架M-θ曲线的自适应函数法

半刚性连接钢框架设计中,确定节点的弯矩M—转角θ关系往往是一件较困难的事。目前采用的方法多以已知实验数据为基础,在假定函数形式的基础上拟合出一个经验公式。由于对各种不同的M-θ曲线采用了固定不变的函数模型,造成拟合曲线或者达不到要求的设计精度,或者项数过多,这些都给实际运用带来了不便。本文采用一种具有自适应能力的函数模型,根据具体问题确定函数形式,既避免了公式项数过多、过繁,又能达到设计所要求的计算精度。所得M-θ曲线形式简洁,使用方便,对于半刚性连接钢框架的设计具有较高的实用价值。     

钢框架端板节点力学性能的数值模拟探讨

钢框架梁柱连接节点的力学性能直接影响结构的整体工作性能。本文对多高层框架结构中应用较多的螺栓端板连接节点的力学性能进行了数值模拟,采用ABAQUS建立了其理论分析模型,探讨了三维有限元建模过程中端板节点的单元选取、螺栓预紧力、接触模拟等关键技术。数值模拟结果与试验结果总体上吻合较好。本文结果可为进一步建立此类节点力学性能的数值模型和实用计算方法提供参考。     

门式刚架梁柱Γ形节点受力性能的试验研究

完成了4个门式刚架梁柱Г形端板连接节点试件的拟静力破坏试验，对设加劲肋的外伸式端板连接节点的承载力和刚度特性进行了研究．试验结果表明，必须考虑Г形端板连接节点刚度对承载性能的影响，节点转动主要由节点域的剪切变形引起，受拉区的螺栓同时受弯矩和轴力作用．结合试验研究结果，对现行规范的相关设计原则进行了分析和验证，讨论了我国现行规范关于外伸式端板连接的设计方法中存在的问题，提出了一些设计建议．     

基于M—θ分量杆模型的拟静力分析

对钢筋混凝土结构在低周反复荷载下的受力全过程进行了模拟分析,得出荷载—位移滞回曲线和结构骨架曲线。拟静力分析程序设计基于弯矩—转角（M—θ）的单分量杆模型,其刚度采用退化三线型恢复力模型。在此基础上用Matlab语言编制了一榀框架结构的分析程序,计算值与试验结果吻合较好。程序的计算方法简便可靠,可以用来分析结构的弹塑性性能。     

平放式栓接端板轻型门式刚架滞回性能分析

主要对5个平放式栓接端板的门式刚架滞回性能进行有限元模拟分析.前4个模型考虑端板厚度,第5个模型考虑了梁截面尺寸对相关抗震性能参数的影响.研究结果表明:构件滞回环不饱满,破坏突然,抗震性能较差;随着端板厚度的增加和梁翼缘宽度的增加,构件的延性系数减小,抗震性能变差.     

角钢塔K形节点弯矩-转角曲线研究

为研究特高压角钢输电塔K形节点的弯矩-转角关系,进行了5个足尺的节点试验.试验结果表明:此类节点通常因连接主角钢和节点板的螺栓被剪断而达到极限弯矩.参数分析表明:在其他条件相同的情况下,螺栓个数对节点的极限弯矩和初始转动刚度影响很大;此类节点的形状系数的分布范围为1.97～2.10,绝大部分集中在2附近.并拟合出以上各参数的计算公式.对比表明,Kishi-Chen幂函数模型能够较准确地反映此类节点的弯矩-转角关系.     

型钢混凝土框架滞回性能分析

采用通用有限元程序ABAQUS建立了非线性有限元模型,研究了型钢混凝土框架的滞回性能,通过与文献试验结果的对比分析,验证了有限元模型的合理性。然后就系统的对型钢强度、混凝土强度、配箍率和纵向配筋率等参数对型钢混凝土框架滞回性能的影响进行对比分析。结果表明,型钢强度、混凝土强度对结构承载力影响较大,配箍率、纵向配筋率影响较小。     

剖分T型钢梁柱连接的滞回性能试验研究

通过对循环荷载作用下的剖分T型钢连接节点的试验研究，分析了剖分T型钢连接的滞回性能．试验结果表明：剖分T型钢连接具有良好的延性和耗能能力，节点的转角都超过了O．03rad；剖分T型钢翼缘厚度是影响节点滞回性能和极限承载力的决定因素．最后，根据试验结果提出了此类连接的设计和施工建议．