墙板内置无黏结支撑钢框架滞回性能数值模拟

为深入研究梁柱节点形式、加强方式等对墙板内置无黏结支撑钢框架结构滞回性能的影响,对3个结构试验进行了数值模拟。基于墙板内置支撑构件滞回性能的试验研究,确定出了体现往复作用下支撑钢材强化特性的参数取值.总体上,数值分析得到的结构滞回曲线、构件的屈服或局部屈曲机制等均与试验结果较一致,试验和模拟中支撑分别在层间侧移角约1/463~1/350和1/416~1/305范围内发生屈服,框架在1/50层间侧移角之前塑性发展较少,结构的延性和耗能能力良好,实现了结构1/50侧移角内主要利用支撑屈服耗能的设计意图.1/30侧移角内,框架承载力出现退化前,梁柱刚接结构的骨架曲线呈三折线,可分别由支撑和框架的两折线骨架曲线叠加得到;梁柱铰接的结构在破坏前骨架曲线呈双折线,框架塑性发展甚少.梁端补贴钢板加强后梁端塑性区外移,确保了梁柱刚接节点的强度和框架稳定耗能.人字形支撑铰接框架中一根支撑较早局部破坏后被撑梁大幅弯曲屈服,整个结构的抗侧承载力未出现退化.给出了采用梁、杆单元简化模拟墙板内置支撑钢框架结构滞回性能的方法.     

螺栓端板连接中柱翼缘和腹板加强方法

为加强梁柱端板螺栓连接部位的柱翼缘和柱腹板,采用有限元法对梁柱端板螺栓连接部位进行了细致分析,提出了柱翼缘贴板,贴板与柱翼缘焊接的方法,给出了贴板厚度的计算公式;且贴板可以很好的消除螺栓周围柱翼缘的弯曲冲切变形,达到与加厚节点区柱翼缘同样的效果.设计了柱腹板"Morris"加劲肋能够同斜向对角加劲肋一样,大幅度减小节点域剪切变形,且不影响螺栓的排列.柱翼缘加贴板可以取代加厚节点区柱翼缘,节点域柱腹板可采用"Morris"加劲肋加强.     

上翼缘受侧向支撑的固端钢梁整体稳定分析

采用ANSYS有限元程序对受混凝土板刚性约束的两端固定H型钢梁进行非线性屈曲分析,分别研究了钢梁在高度变化和下翼缘宽度变化两类情况下梁负弯矩段的侧扭屈曲对梁整体稳定的影响,结果表明上翼缘有刚性侧向支撑的两端固定H型钢梁存在部分屈曲后强度,钢梁在屈曲后承载力能继续提高,构件未发生过度变形前可充分利用钢梁的部分塑性,提高其设计承载力;另外下翼缘宽度变化对两端固定梁整体稳定影响较大,梁截面较高同时下翼缘又比较窄时,负弯矩段的侧扭屈曲会使钢梁发生过度变形,对下翼缘无侧向支撑的H型钢梁设计时仍需考虑其整体稳定性.     

摩擦耗能型翼缘削弱式钢梁连接的承载性能

提出一种摩擦耗能型翼缘削弱式（RBS）钢梁高强螺栓的连接形式,可实现塑性铰外移的效果。由设置在钢梁腹板中部的横隔板和腹板共同组成H型凸起抵抗剪力,不仅节省了钢梁腹板位置的大量抗剪螺栓群,在钢梁吊装时还可作为搭接平台,实现钢梁的快速安装。在H型钢梁摩擦型高强螺栓连接试验验证的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立了摩擦型RBS钢梁连接的数值模型。与传统钢梁连接形式相比,摩擦型RBS钢梁连接的受力过程可分为：弹性阶段、滑移阶段、强化阶段和塑性阶段,在摩擦滑移阶段和全截面屈服阶段可形成2级耗能机制。改变翼缘螺栓预紧力、盖板厚度、翼缘厚度以及钢材强度等参数,对摩擦型RBS钢梁连接的工作机理和承载性能变化规律进行分析。摩擦型RBS钢梁连接具有良好的承载力和塑性转动能力,可得到与骨式翼缘RBS钢梁相似的塑性铰外移的效果,且转角延性系数由1.7提高到12。摩擦型RBS钢梁连接滑移阶段的抗弯承载力主要与翼缘螺栓群的极限摩阻力相关,而塑性阶段极限抗弯承载力则与螺栓强度、栓杆直径以及钢梁塑性极限弯矩等因素相关。     

预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点试验研究

针对装配式混凝土结构中梁柱节点连接构造复杂、施工效率低等问题,设计开发了一种预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点,通过拟静力试验,研究不同梁端连接方式对新型节点抗震性能的影响。结果表明：不同梁端连接方式的节点试件均为梁端受弯破坏,破坏位置在翼缘连接板处,实现了节点域附近塑性铰外移的效果;翼缘连接板和混凝土的应变受梁端连接方式的影响较大,钢梁腹板、H型钢骨和纵向钢筋的应变受到的影响相对较小;栓焊混合节点和螺栓节点属于半刚性连接,焊接节点属于刚性连接;各试件的滞回性能良好,承载力和刚度退化性能稳定,延性系数在4.03~11.84之间,等效黏滞阻尼系数在0.24~0.36之间。该类型节点具有良好的承载能力和抗震性能,能满足现有抗震设计要求。     

型钢翼缘狗骨式削弱在型钢混凝土节点的作用

为了防止地震时型钢混凝土节点核心区发生剪切破坏以及梁柱连接焊缝发生脆性断裂,提出对型钢混凝土节点核心区附近梁端型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并系统研究翼缘削弱对提高型钢混凝土节点抗震性能的作用.研究表明,由于在梁端型钢翼缘采取狗骨式削弱,不仅能够将塑性铰控制在梁型钢削弱的位置,从而有效地降低了节点核心区所受的剪力以及梁柱连接焊缝的应力;而且能够改善节点塑性铰区的转动能力和抗剪性能,提高节点的延性和耗能能力.     

外伸端板加劲肋对连接性能的影响

为考察外伸端板连接中不同端板加劲肋对节点性能的影响,采用接触问题的弹塑性大变形有限元分析方法,研究了钢梁柱外伸端板连接中不同长度和厚度的外伸加劲肋对节点刚度、承载力的影响,考察了端板变形和连接面受拉侧间隙的变化。研究发现,与梁腹板等厚的等边加劲肋会过早地拉剪屈服,受压侧加劲肋则过早屈服和屈曲。斜角为63.4°,加厚的加劲肋能增大节点的抗弯力臂,减小螺栓拉力,延迟梁受压翼缘的局部屈曲,并能够将梁端塑性铰移向加劲肋的尾部,从而明显提高端板连接节点的强度和刚度。     

骨式钢框架梁柱连接节点显著屈服转角的研究

在骨式钢框架结构基于滞回耗能的性态设计方法中,骨式连接节点显著屈服转角确定的是否精确直接影响结构整体滞回耗能确定的合理性.为了系统研究骨式连接节点显著屈服转角的量化方法及变化规律,采用ABAQUS有限元程序分析骨式连接节点在单向荷载作用下钢梁腹板厚度、钢梁翼缘厚度、钢梁高度、钢梁宽度、钢材强度等参数对节点显著屈服转角的影响,并采用通用弯矩法、等能量法、FEMA273法对骨式连接节点的显著屈服转角进行了计算.结果表明,钢梁腹板厚度、钢梁翼缘厚度、钢梁高度、钢梁宽度对骨式连接节点显著屈服转角影响较小,而钢梁的钢材强度对骨式连接节点的显著屈服转角影响较大.通用弯矩法及等能量法确定的骨式连接节点的显著屈服转角数值较大,FEMA273法确定的显著屈服转角最小,但同骨架曲线的拐点数值最为接近,建议具有明显拐点的骨式连接节点的显著屈服点可按FEMA273法确定.     

方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲肋式节点非线性有限元分析

对方钢管混凝土柱钢梁竖向加劲肋式节点建立了同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元分析模型，模拟分析了单调加载下节点的受力性能，较为精确地分析了节点区应力分布．结果表明：由有限元模型所得的位移曲线与试验所得的低周反复荷载作用下的骨架曲线相符，由有限元模型所得的应变分布和发展规律与试验结果一致；竖向加劲肋式节点的梁端弯矩一部分通过竖向加劲肋传递给柱钢管腹板和核心混凝土，另一部分梁端弯矩由梁端翼缘直接传递给柱钢管翼缘和核心混凝土；节点的破坏模式为梁翼缘变截面最窄处形成塑性铰，最终梁受压翼缘出现严重的局部屈曲，而柱钢管和竖向加劲肋均在弹性范围内工作，很好地实现了强柱弱梁、强节点弱构件的抗震原则；节点核心区混凝土性能符合斜压杆受力机制．     

钢框架子结构抗连续性倒塌性能数值模拟分析

对栓焊节点的钢框架子结构连续性倒塌过程进行数值模拟分析,考察子结构在抗连续性倒塌工况下的破坏模式和受力机制,验证了该分析模型和分析方法的有效性。基于试验与数值模拟结果中存在的翼缘屈曲和应力集中问题,对文献试件SI-WB-2进行改进,针对改进试件SW与原试件SI-WB-2,在破坏模式、应力、承载力、内力发展过程和抗力机制等方面进行对比分析。结果表明:增大连接区域的钢梁翼缘宽度和施加腹板加劲肋,可使节点域的塑性铰外移,降低翼缘局部屈曲程度,同时节点域刚度增大,抗倒塌能力增强,承载能力提高了8.3%;钢梁下翼缘断裂范围减小,利于悬链线作用的发挥。     

钢筋混凝土墙板内置无粘结钢支撑抗冲切研究

为了改善钢筋混凝土墙板内置单斜形无粘结钢板支撑中墙板的抗冲切性能,用开孔槽钢来抗冲切,并将钢板支撑端部的加劲肋立放设置．采用拟静力试验研究了构造对试件滞回性能的影响,基于试验结果探讨了墙板的抗冲切设计方法．试验表明:与支撑周围采用加密拉结筋的抗冲切构造相比,采用开孔槽钢可避免墙板局部冲切破坏,墙板局部冲切开裂程度大幅降低;与支撑端部加劲肋平放设置相比,加劲肋立放时可减小加劲肋端墙板与支撑间空隙的宽度,从而减小端部钢板支撑对墙板的冲切作用力;试件最终发生了墙板局部冲切破坏或支撑受拉断裂,破坏前试件滞回曲线饱满稳定;依据墙板可能的冲切破坏模式,给出了抗冲切验算方法．     

无粘结内藏钢板支撑剪力墙滞回性能分析

结合单斜无粘结内藏钢板支撑剪力墙的试验研究,对其滞回性能进行了有限元分析.考察了钢板支撑不同初始缺陷和墙板端部有无加强构造等因素对支撑墙板受力性能的影响.试验和分析结果均表明,墙板端部有角钢加强的试件,钢板支撑受压屈服后,在水平侧移角达1/50时墙板没有破坏,支撑墙板滞回曲线饱满稳定;端部没有加强的试件,在支撑受压屈服后,墙板端部局部开裂严重.分析还表明,内藏的钢板支撑在受压后只发生多波微幅弯曲失稳.随着沿墙板厚度方向墙板孔壁与支撑间间隙的增大,支撑的失稳波幅也增大,从而降低支撑墙板的初始刚度和受压承载力,增大支撑对墙板的局部冲剪力和墙板平面外的弯曲变形.当墙板的侧向约束足够时,墙板支撑受压和受拉时的性能较一致且无承载力和刚度退化,可以在结构分析中应用杆元对其进行模拟.     

单斜无粘结内藏钢板支撑剪力墙构造分析

为考察钢板支撑的宽度和屈服强度、支撑与墙板的厚度、支撑钢板宽厚比、支撑与墙板间的间隙和摩擦对支撑墙板受力性能的影响,对单斜无粘结内藏钢板支撑剪力墙的构造进行参数分析.给出采取适宜间隙时,避免墙板在达1/50侧移角前受弯开裂所需的墙板与支撑的最小厚度比的经验公式.结果表明:为避免支撵较早局部屈曲,减小支撑失稳半波数和对墙...     

高强方钢管轻骨料混凝土桁架加劲T型节点试验

为考察支主管间设置的加劲板构造和支主管截面宽度比对高强方钢管轻骨料混凝土桁架T型节点破坏模式、承载力、连接区应力和应变的分布及演化等受力性能的影响,对加劲节点和常规节点进行了支管轴压静力加载试验.试验结果表明:高强方钢管轻骨料混凝土桁架T型节点的典型破坏模式有连接区主管受压上翼缘凹陷、主管腹板凸曲、主管弯曲、支管侧倾失稳、加劲板屈曲、支主管焊缝开裂和加劲板与支管焊缝开裂等.常规节点的承载力取决于支管根部及其焊缝的承载强度和连接区主管上翼缘的局部承压强度,其荷载-位移曲线形成流塑平台.加劲节点的承载力取决于包括加劲板扩散效应的支管根部及其焊缝的承载强度、连接区主管上翼缘扩散承压强度和加劲板屈曲强度,其荷载-位移曲线呈渐变上升趋势,没有屈服平台.加劲板明显提高了T型节点的承载力,加劲节点的屈服承载力和极限承载力较常规节点分别提高10.0%~40.0％和15.0％~48.3％,加劲节点的承载力随支主管截面宽度比的增加而提高.     

框架-横梁未充分加强型人字撑架的抗侧性能

为了充分了解框架-人字撑架(横梁未充分加强型)的抗侧性能,对50个算例进行静力推覆分析,其中框架分别承担基底总剪力的25％和50％．研究表明:框架分担基底剪力的比例大小和支撑架横梁的强弱是影响这种双重抗侧力体系抗侧性能的最关键因素;框架抗侧承载力占基底剪力的比例越大,支撑架横梁越强,结构体系超强系数就越大．推导了框架-支撑体系中关键点受压支撑屈曲、支撑架横梁和框架形成塑性铰时对应的层侧移角公式．分析表明在这些点中,受压支撑屈曲总是最先发生,此时框架的抗侧承载力发挥很小．此外,由于支撑架横梁没有充分加强,受拉支撑的轴力无法达到其屈服承载力．为了获得较好的抗侧性能,提出了人字撑架横梁需要承担的最小不平衡力．     

Y型偏心钢支撑加固RC框架设计方法研究

在工程实践中,已建RC框架所在地区由于设防烈度提高,需要重新设计加固,以保证抗侧刚度满足要求.基于这种情况,提出Y型偏心钢支撑加固RC框架的简化设计方法,为类似工程的抗震加固提供设计依据.应用SAP2000有限元分析软件,建立原RC框架与加固后RC框架的模型,进行非线性动力时程分析.结果得出,加固后的RC框架自振周期、顶层位移、各层位移与层间位移均减小,基底剪力增大;但剪重比仍满足规范要求,加固方法经济合理.     

屈曲约束支撑的动力稳定性分析

屈曲约束支撑一般由内核构件和外包构件组成,使支撑构件在反复荷载作用下屈服而不屈曲。基于此原理,现提出的屈曲约束支撑包括纯钢型和混凝土型,对于这两种屈曲约束支撑型式的力学性能研究,目前主要集中在静力稳定性能,但屈曲约束支撑主要用于地震作用下的振动控制,因此利用解析法对纯钢型和混凝土型屈曲约束支撑的动力稳定性进行了研究,推导出了该支撑的临界频率和动力不稳定边界,分析了外包构件的刚度对其动力稳定性的影响,并提出了减小该支撑振动的一些措施。     

Effect of weld on design of steel moment-resisting connection reinforced with steel plates

The foreign experimental and FEM research of steel moment-resisting connection reinforced with steel plates are introduced. The effect of weld on the connection design is studied in two ways including weld detail and geometrical detail of steel plates contrast to the reference drawing of connection design in China. The research shows that the weld plays an important role in the design of connections. The welds connecting reinforced plates and beam/column flange and the plate geometry have direct influence on the performance of the connections reinforced with plates. The study is helpful to the application of design of steel moment-resisting connection with steel plates.     

Effect of weld on design of steel moment-resisting connection reinforced with steel plates

The foreign experimental and FEM research of steel moment-resisting connection reinforced with steel plates are introduced. The effect of weld on the connection design is studied in two ways including weld detail and geometrical detail of steel plates contrast to the reference drawing of connection design in China. The research shows that the weld plays an important role in the design of connections. The welds connecting reinforced plates and beam/ column flange and the plate geometry have direct influence on the performance of the connections reinforced with plates. The study is helpful to the application of design of steel moment-resisting connection with steel plates.