国家游泳中心方钢管受弯连接节点加强试验研究

国家游泳中心多面体空间刚架的杆件与节点之间采用全熔透的对接焊缝连接。为避免焊缝脆性破坏先于钢材破坏,实现“强节点弱构件”的设计思想,确保结构具有良好的延性,有必要对焊缝连接节点进行适当加强。对方钢管杆端承受弯矩的连接,在未加强全熔透焊缝连接的基础上,提出了贴板加强及厚管加强两种加强方式,本文对这三种连接方式进行低周反复荷载试验。对滞回特性及延性系数的分析比较表明,贴板加强和厚管加强两种方式均可使塑性铰从弯矩最大的焊缝处外移,从而较为有效地改善节点的延性,而其中贴板加强型的效果更好。在此基础上,进一步对由强屈比较小的钢材加工而成的钢管节点进行试验,表明贴板加强的方式仍能有效改善节点的延性。     

方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点抗震性能试验研究

钢管混凝土柱-钢梁节点符合装配式结构发展需求,在工程中得到广泛应用。而以往震害发现,钢梁与柱壁焊缝在地震中易断裂而导致结构破坏。因此,将外肋环板与隔板贯通节点相结合,提出一种上环下贯式方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点。设计5个不同连接方式、柱形式和竖向肋板尺寸的方钢管混凝土柱-钢梁节点构件,通过低周往复荷载试验分析节点的破坏模式、滞回性能、延性和耗能能力。研究结果表明：所提出的新型方钢管混凝土柱-钢梁栓焊混合节点具有良好的抗震性能,等效黏滞阻尼系数比全螺栓节点高30%以上,满足强柱弱梁设计准则。上环下贯式比环板式节点具有良好的延性性能,方钢管混凝土柱能有效提高节点的承载能力和刚度,改变竖向肋板厚度和采用全螺栓连接形式对节点破坏模式影响显著。     

新型方钢管混凝土梁柱节点力学性能分析

钢管混凝土能够充分发挥混凝土和钢材两种材料的特性,混凝土受到钢管环箍作用,具有很高的抗压承载力.但由于梁柱连接节点部位构造较为复杂,施工难度大,还有待进一步改进改善.利用ANSYS对新型方钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁内插钢板连接节点的受力特性进行了研究,通过与普通钢筋混凝土梁柱节点的对比分析,得到新型节点具有较高承载力、抗震性能优越、延性非常好、有很长的屈服平台、屈服后承载力下降不多等优点.破坏时节点域变形很小,塑性角外移,避免了节点域的脆性破坏.     

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。     

大型火电厂全焊钢框架梁柱连接抗震性能及加腋修复试验研究

进行了4个1/2比例常规全焊钢框架梁柱连接的循环加载试验,研究了梁翼缘宽厚比、节点域柱腹板高厚比对连接破坏形态、延性和极限承载能力的影响,分析了这些因素对连接的滞回性能及对节点域柱腹板剪切变形的影响规律。对其中的两个试件破坏的焊缝修复后加腋重新进行试验,以研究加腋修复的效果。试验结果表明,加腋改进形式可以大幅度提高连接的延性和极限承载力,其破坏形式均为梁端形成塑性铰后经历反复塑性变形而发生整体失稳,保证了强震条件下“强节点弱构件”的设计原则。给出了设计施工建议。     

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。     

装配式复式钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能试验研究

为实现钢管混凝土框架完全装配式施工,提出了装配式复式钢管混凝土柱-钢梁框架结构,该结构包含复式钢管混凝土装配式柱-柱拼接节点和装配式加强块梁柱节点。为研究这些连接形式对复式钢管混凝土框架抗震性能的影响,完成了3榀1∶2缩尺框架模型(包括1榀节点栓焊连接框架、1榀装配式节点框架和1榀柱与节点全装配式框架)的拟静力试验,得到各试件的破坏模式、滞回性能、延性、刚度与承载力退化。3个模型均表现出良好的承载能力和延性,试验模型的最大层间位移角超过4%,位移延性系数大多超过4。结果表明:传统连接复式钢管混凝土框架和采用装配式方案后的框架均具备良好的抗震性能;所提的柱-柱拼接节点性能可靠,对框架的承载力、刚度和延性的影响很小;所提的加强块梁柱节点可有效改善框架的延性,并略提高框架的承载力。     

钢管桁架结构K形搭接节点抗震性能试验研究

按钢管桁架结构K形搭接节点隐藏焊缝焊接情况制作了4个足尺试件,通过对其进行拟静力试验,研究K形搭接节点内隐藏焊缝在焊与不焊情况下的试件变形、破坏模式、节点的耗能性能等。得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性性能、耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明：K形搭接节点内隐藏焊缝对试件的承载能力影响不大;节点的破坏模式主要是搭接支管的变形与屈曲以及搭接支管与被搭接管、主管之间连接焊缝的破坏;隐藏焊缝不焊接节点试件的滞回耗能优于隐藏焊缝焊接的节点试件;隐藏焊缝不焊接节点试件的变形是隐藏焊缝焊接节点试件的1.1~1.2倍。     

新型钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点试验研究

提出一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的新型节点形式。在钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱连接区,钢管局部开矩形孔、节点区域钢管加强,使钢筋混凝土梁中的纵向钢筋直接伸入节点,节点混凝土与梁中混凝土成为整体,方便施工且保证节点刚度。通过对3个节点试件的试验,研究节点的破坏过程、破坏形态。研究结果表明,试件破坏是由梁和柱的破坏引起的,直至试件达到极限状态,节点尚未破坏,证实这种节点的可行性,且满足"强柱、弱梁、节点更强"的抗震设计原则。     

矩形钢管混凝土柱与钢梁的连接节点设计方法

介绍了《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS1 5 9:2 0 0 4)中节点设计的部分内容 ,主要是关于矩形钢管混凝土柱与钢梁连接节点的设计 ,包括梁柱的连接形式、节点抗弯强度的设计方法、节点域的抗剪设计方法 ,以及构造方面的规定     

模块化装配式多高层钢结构全螺栓连接节点静力及抗震性能试验研究

为研究模块化装配式多高层钢结构的全螺栓梁柱连接节点的受力性能,采用GB 50017-2003《钢结构设计规范》中的设计方法,设计了4个该类型节点,对其进行了静力、滞回性能试验和有限元分析,获得了节点的静力性能和滞回性能、骨架曲线、延性性能、转动能力、刚度退化等。结果表明：焊缝质量、板件厚度、螺栓布置等因素对节点破坏模式和各项力学性能影响较大,在弦杆与柱座间的焊缝不过早断裂以及盖板与弦杆接触面不滑移的条件下,该类节点转动刚度较大,节点的承载能力高,延性、耗能能力、塑性转动能力较好。减小桁架梁弦杆和腹杆厚度会显著降低节点承载能力,但对节点的延性性能和耗能能力影响不大。     

Experimental study on steel built‐up column moment connections with top and bottom trapezoidal side plates

Built‐up and box columns are used extensively in steel structures. A kind of built‐up column is composed of two I rolled shapes separated by calculated interval and welded between two cover plates. The uncertainties due to these columns are the flexibility of the column cover plates under the transferred beam flange plate forces and the brittle behavior of the groove weld between the beam flange plate and the column cover plate. The top and bottom trapezoidal side plates are proposed to improve the behavior of these column moment connections. Using this approach, the total beam flange forces transfer to the lateral sides of the column, parallel to the beam web, by means of top and bottom side plates. An experimental test is developed to study the behavior of the proposed connection under cyclic loading. The results indicate that the proposed connection has sufficient strength and ductility to apply in special moment frames. Also, the rehabilitated connection eliminates the vulnerabilities of deformation of the column cover plate and brittle fracture of groove welds in conventional connections. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

薄壁方钢管混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

以轴压力为主要参数,对两种形式共6个薄壁方钢管混凝土柱-空心方钢管梁节点进行滞回性能的试验研究。通过试验,研究试件的破坏模式、滞回特性、延性及耗能能力等重要抗震性能指标。结果表明:直接焊接节点破坏主要由梁与柱的焊接处断裂引起,螺栓贯穿式连接节点主要发生梁与端板的焊接处断裂和端板与柱的连接焊缝拉裂;轴力对直接焊接节点的抗震性能指标影响较大,而对螺栓贯穿连接节点的影响不是很明显;螺栓贯穿式连接节点的初始刚度和极限承载力都比直接焊接节点要弱,但其屈服平台相对较长,达到极限承载力后其承载能力下降也相对缓慢,延性较好,耗能能力较强;螺栓贯穿式连接节点在破坏时由焊接端板构成第二道防线,对结构抗震更为有利。     

高强度钢框架梁柱节点低周疲劳断裂性能试验研究

高强度钢结构节点的低周疲劳断裂性能是影响其抗震性能的关键因素,对于高强度钢结构的抗震设计及其在抗震区的推广应用至关重要。为研究受强震作用高强度钢结构节点的低周疲劳断裂性能,完成了4个高强钢框架栓-焊混接梁柱节点足尺试件的低周疲劳往复加载试验,包括2种不同的焊接孔形式和4种焊接工艺,测得各试件的断裂失效模态及承载性能。基于试验结果,分析了焊接工艺细节及焊接孔形式、钢材强度对高强钢框架梁柱节点断裂性能的影响,研究了这类节点的断裂失效机制。结果表明：当采用有效的构造改进措施,且翼缘焊缝质量得以保证时,高强度钢框架梁柱节点破坏前能承受较大的塑性变形,断裂性能良好。     

矩形钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点的抗震性能试验研究

本文进行了两种矩形钢管混凝土柱与钢梁半刚性连接节点———加劲端板(SEP)连接节点与双T板(DST)连接节点在柱端低周反复荷载作用下的拟静力试验,目的在于了解这两类节点在不同轴压比下的滞回性能、强度与刚度退化、延性与破坏机制。并与常规焊接翼缘板(WFP)连接节点作了比较。结果表明:不同轴压比对节点转动有一定的影响,加劲端板(SEP)连接节点与双T板(DST)连接节点具有良好的转动延性与耗能能力。     

方钢管混凝土柱与钢梁连接节点的拟静力试验研究

本文进行了6个方形钢管混凝土柱与钢梁连接节点足尺模型的拟静力试验,包括穿芯螺栓-加劲端板连接(SEP)节点、缀板焊接连接(SPW)节点与常规栓焊(NBW)节点三种。比较了这三种连接节点在不同轴压比下的滞回性能、强度与刚度退化、延性性能、耗能能力以及破坏特征。结果显示:破坏大多发生在节点连接部位或钢梁局部屈曲或开裂,SEP节点与SPW节点的整体抗震性能要优于常规栓焊节点。     

提高钢结构梁柱焊接节点抗震性能的探讨

提要提高粱柱焊接节点的抗震性能是钢结构抗震设计的重要内容之一。美国北岭和日本阪神震害教训表明，为防止梁柱焊接节点在地震中出现源于焊缝的脆性破坏，设计上应注意降低节点焊缝处的应力集中，改善焊缝的受力状态，设法利用钢材的塑性储备来吸收地震能量，并根据抗震设防要求和地震作用特点选用韧性达标的焊接材料。制造和安装时还应注意消除节点焊缝处的各种应力集中，包括妥善处置引弧板和垫板。     

不同连梁节点构造的联肢钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究不同连梁节点构造时联肢钢板剪力墙结构的抗震性能,制作了3个缩尺比例为1∶3的联肢钢板剪力墙试件。试件中连梁与柱的连接分别采用隔板贯通式焊接节点、穿芯螺栓节点和悬臂梁段-端板节点,竖向边缘构件采用方钢管混凝土柱。对3个试件进行了拟静力试验,得到了联肢钢板剪力墙的滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移等指标,分析了结构的延性、耗能能力、承载力及刚度退化等性能。结果表明,各试件位移延性系数均大于5.37,等效黏滞阻尼系数均大于0.211,刚度和承载力退化稳定,承载力退化系数均大于0.91。连梁节点的差异导致各试件的屈服顺序均不相同,采用穿芯螺栓连梁节点的试件,连梁先发生剪切屈服,耗能能力最优;采用悬臂梁段-端板连梁节点的试件,连梁与剪力墙板几乎同时屈服,耗能能力次之;采用焊接连梁节点的试件,连梁因节点焊缝断裂而破坏,试件初始刚度较高,承载力与耗能能力低于其他试件。总体上,各试件的剪力墙板与连梁均发生了较严重的破坏,实现了多道抗震设防的设计目标。     

冷弯矩形钢管柱与H型钢梁连接节点抗震性能分析

结合国内首次将大规格冷弯矩形钢管作为柱材应用到实际工程中的浙江某轻纺市场的工程实例,对冷弯矩形钢管结构进行分析研究。利用有限元分析软件,对冷弯矩形钢管柱与H型钢梁连接节点与焊接箱形钢管柱与H型钢梁连接节点的抗震性能进行对比分析,探讨出冷弯矩形钢管的冷成型过程对节点抗震性能的影响。