钢管混凝土组合节点的抗震性能及其影响因素研究

采取柱端加载模式进行了4组钢管混凝土柱单边螺栓端板连接节点的拟静力加载试验,考察了柱截面空心率和端板连接形式对节点破坏模式、柱端载荷-位移滞回曲线、弯矩-转角关系曲线和耗能能力的影响。结果表明,平齐端板连接和外伸端板连接节点试件的破坏模式基本相同;在相同空心率条件下,平齐端板连接节点柱边缘的裂缝相较于外伸端板连接节点试件更少,外伸端板连接节点试件的极限承载力、耗能能力、初始刚度、抗弯承载力和初始转动刚度要高于平齐端板连接节点试件;在相同端板连接条件下,空心率较低的节点试件的极限承载力、耗能能力、初始刚度、抗弯承载力和初始转动刚度要高于空心率较高的节点试件。在极限状态下,4种节点试件的等效粘滞阻尼系数ξ_c都保持在0.204～0.235之间,耗能能力优于钢筋混凝土柱节点,并与钢管混凝土柱外加强环节点的耗能能力相当,4种节点试件具有较强的耗能能力。     

钢管混凝土组合节点的抗震性能及其影响因素研究

为研究钢管混凝土柱节点的抗震性能及其影响因素,采取柱端加载模式进行了4组钢管混凝土柱单边螺栓端板连接节点的拟静力加载试验,考察了柱截面空心率和端板连接形式对节点破坏模式、柱端载荷-位移滞回曲线、弯矩-转角关系曲线和耗能能力的影响。结果表明,平齐端板连接和外伸端板连接节点试件的破坏模式基本相同,都包含端板屈曲变形、M16螺栓出现部分滑移、梁端翼缘屈曲变形、局部栓钉剪切破坏、楼板柱根部出现裂缝和柱边混凝土破坏的过程;平齐端板和外伸端板连接节点试件,在加载过程中都未出现屈曲变形或者破坏,说明钢管混凝土柱在较大侧向位移作用下,具有较好的抵御撕裂和屈曲变形的能力;在相同空心率条件下,平齐端板连接节点柱边缘的裂缝相较于外伸端板连接节点试件更少,外伸端板连接节点试件的极限承载力、耗能能力、正向载荷和负向载荷作用下的极限承载力和初始刚度、正弯矩和负弯矩作用下的抗弯承载力和初始转动刚度要高于平齐端板连接节点试件;在相同端板连接条件下,空心率较低的节点试件的极限承载力、耗能能力、正向载荷和负向载荷作用下的极限承载力和初始刚度、正弯矩和负弯矩作用下的抗弯承载力和初始转动刚度要高于空心率较高的节点试件。在极限状态下,4种节点试件的等效粘滞阻尼系数ξ_c都保持在0. 204～0. 235之间,耗能能力优于钢筋混凝土柱节点,并与钢管混凝土柱外加强环节点的耗能能力相当,4种节点试件具有较强的耗能能力。     

方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点抗震性能试验研究

为研究方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点的抗震性能,进行了5个节点拟静力试验研究,分析了端板厚度、螺栓直径、混凝土强度和轴压比等因素对承载力、弯矩-转角曲线、耗能能力、承载力衰退、刚度退化、延性以及破坏模式的影响。研究结果表明：方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点均属于半刚性节点,初始转动刚度随着端板厚度和螺栓直径增大而提高,但节点的极限转动能力随着端板厚度的增大而减小;当承载力由端板或钢梁控制时,其具有良好的转动和耗能能力;试件承载力退化系数在0.8～1.0之间,变化幅度不大,刚度退化相比荷载退化严重;设计中应避免高强螺栓发生脆性破坏。     

冷弯C型钢节点抗震性能的研究与分析

对冷弯C型钢框架节点的抗震性能进行试验研究与分析.为研究节点板厚度和螺栓间距两因素对节点抗震性能的影响,设计4个不同节点板厚度及螺栓间距的T形梁柱节点试件.试件具体构造为:梁柱均采用双肢冷弯C型钢,梁柱之间以热轧钢板内插作为节点板,梁柱均在腹板处用4个高强螺栓与节点板连接.通过加载试验,发现4个试件都为冷弯型钢的受弯承载力破坏,并得到节点在循环荷载作用下的M-ψ和P-△滞回曲线,对节点的破坏机理、承载力退化、刚度退化.延性及耗能性能进行相应的探索性分析.试验结果表明:该种构造的节点具有抗弯承载力高、承载力退化稳定、如初始刚度大则刚度退化严重、耗能性能好、延性差的特点.     

带肋薄壁钢管混凝土框架梁柱端板连接节点试验研究

进行了4个带肋薄壁钢管混凝土梁柱端板连接节点的静力试验。试件的钢管由厚度为1.5 mm或3.0 mm的冷弯薄壁型钢组合而成,高强螺栓端部焊接50 mm长的螺纹钢筋。分析了端板类型、钢管壁厚度对节点破坏模式和连接的弯矩-转角关系特征等的影响,研究节点的承载力、刚度、延性和各组件关键部位的应变分布规律,提出了节点区柱壁加厚...     

新型法兰盘外环板式钢节点抗震性能试验研究

提出了一种采用螺栓连接的新型法兰盘外环板式钢节点,设计制作了3个不同构造形式的试件并对其进行了低周往复加载试验研究。结果表明:在梁柱节点域设置顶底角钢连接件可增强节点域刚度,提高节点的耗能能力、延性性能、承载力和初始刚度,并减缓节点的刚度退化,但同时也会导致节点连接处加强环板先于柱发生破坏;对于未设置顶底角钢的三段式柱节点试件,其破坏符合"强柱弱梁、强节点弱构件"的破坏模式,但该试件的承载力和耗能能力较弱;采用贯通式柱的试件节点域整体性较好,承载力和初始刚度较大,但承载力下降率和刚度退化率亦较大,且节点延性性能较差,同时外加强环板更易发生破坏。     

不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能研究

为研究不同连接形式下圆钢管混凝土构件受弯性能,对整体钢管混凝土试件、套筒连接钢管混凝土试件和套筒灌浆连接钢管混凝土试件的受弯性能进行了拟静力试验,采用三分点加载方式,分析了受弯试件承载力、刚度和延性性能,讨论了连接节点受拉区和受压区应变分布情况。结果表明：采用套筒连接和套筒灌浆连接的圆钢管混凝土构件承载力和延性性能均优于整体钢管混凝土构件,挠度变形曲线符合正弦半波曲线,承载力可按照整体钢管混凝土统一理论计算;与整体钢管混凝土构件相比,采用套筒灌浆连接试件刚度提高,初始刚度和使用阶段刚度均提高15%以上,极限阶段抗弯刚度可提高64.3%;套筒连接钢管混凝土试件中套筒仅起到约束作用,其连接节点可视为铰接点,套筒灌浆连接钢管混凝土试件中套筒、灌浆料和所连接钢管混凝土构成统一整体,共同受力,其节点可视为固接节点。     

矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点的抗震性能与恢复力模型研究

为研究矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点抗震性能,对5个单边高强螺栓连接节点试件和1个常规高强螺栓连接节点试件进行了拟静力试验,研究了矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化等抗震性能指标,对比了单边高强螺栓与常规高强螺栓连接节点抗震性能的差异性;分析了节点构造参数对单边高强螺栓连接节点抗震性能的影响,根据节点滞回特性和单边高强螺栓受力特点提出了节点恢复力模型。研究结果表明:节点试件的破坏模式中单边高强螺栓均产生滑移现象;节点试件的滞回曲线捏缩严重,滞回曲线呈反S形,且有明显滑移直线段;节点试件初始转动刚度约为常规高强螺栓连接节点的70%,单边高强螺栓滑移使节点具有很大的转动变形能力,节点试件的极限转角为0.06~0.08 rad;节点的受弯承载力与常规高强螺栓连接节点基本一致,单边高强螺栓能够满足节点承载力设计要求;节点试件的等效黏滞阻尼系数为0.15~0.17,等效耗能系数为1.29~1.77,延性系数为1.62~2.26,其耗能和延性性能均低于常规高强螺栓连接节点;通过设置端板加劲肋可有效提高节点试件的抗震性能,设置内隔板对节点试件的抗震性能提高效果不明显;提出的节点恢复力计算模型与节点试件的试验曲线吻合较好。     

不锈钢-铝合金螺栓球节点抗弯性能的试验研究

为实现纤维增强复材空间桁架的整体结构耐腐蚀,拟采用高强不锈钢-高强铝合金作为球节点关键承载部件——高强螺栓的材料。对使用高强不锈钢螺栓和高强铝合金螺栓的铝合金球节点的抗弯性能进行试验研究,根据高强螺栓材料、套筒承压面积的不同,设计制备了4组试件,对比分析了不同参数情况下节点的受弯承载特性及破坏模式,得到了节点的弯矩-转角曲线、初始抗弯刚度、极限抗弯承载力等性能指标。根据现有装配式节点分类标准,判定表明铝合金螺栓球节点在纤维增强复材空间结构中应作为半刚性节点考虑。     

复式钢管混凝土装配式连接节点抗震性能试验研究

为研究复式钢管混凝土装配式连接节点的抗震性能,设计了5个复式钢管混凝土单边螺栓节点试件及1个穿心螺栓对比节点试件,进行了柱端固定轴压下水平往复加载试验,分析了T型件加肋、T型件翼缘厚度、梁柱线刚度比等对节点破坏形态、荷载-位移曲线、承载力、延性、耗能、刚度退化等抗震性能的影响。结果表明:复式钢管混凝土单边螺栓T型件连接节点滞回曲线饱满,变形耗能能力较强; 相比T型件未加肋试件,加单肋的节点极限承载力提高39%,加双肋节点极限承载力提高44%; T型件翼缘厚度20 mm的节点比14 mm的极限承载力提高13%,且极限位移也相应提高; 当梁柱线刚度比增大时,节点试件极限承载力和耗能能力均明显提高; 单边螺栓可发挥复式钢管混凝土柱内层钢管单边锁紧优势,内钢管应变值较大但节点域无明显变形,节点传力可靠且结构整体性较好; 对比穿心螺栓节点,单边螺栓节点初始刚度略小,极限承载力略有提高,二者等效黏滞阻尼系数基本相当,而节点变形能力及延性显著提高,说明单边螺栓装配式连接能较好地保证节点的稳定性和抗震性。     

Q690高强钢端板连接梁柱节点抗震性能试验研究

对3个齐平式端板螺栓连接节点试件进行低周反复荷载试验,其中1个为普通钢端板节点试件,另2个为Q690高强钢端板节点试件。通过改变端板和柱的尺寸与材料,得到普通钢与高强钢端板节点、刚性柱和非刚性柱节点的性能差别,并与欧洲规范EC3的计算结果进行对比。结果表明：Q690高强钢端板节点的受弯承载能力比Q345钢端板节点高30%,但因其端板弹性变形能力较强,易于导致螺栓破坏,因此,需提高螺栓的承载力以提高其延性;刚性柱节点的受弯承载能力与非刚性柱节点基本相同,但其转动能力、延性、耗能能力等抗震性能明显优于非刚性柱节点;EC3组件法普通钢节点承载能力的预测公式可直接用于高强钢端板节点,但转动刚度及破坏模式的预测方法并不适用于高强钢端板节点。     

复合钢管高强混凝土构件受弯性能试验研究

为研究复合钢管高强混凝土构件的受弯性能,完成了8个试件的静力试验。结果表明,试件跨中挠度达到其跨度的1/18时,除个别试件外,承载力均尚未下降;增大方钢管的壁厚或增大圆钢管的直径,都可提高构件的受弯承载力和弹性抗弯刚度。采用简化纤维模型(条带法)计算试件的跨中弯矩-挠度关系曲线,采用叠加法计算试件的受弯承载力,两者所得结果与试验结果均符合良好。     

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。     

750kV变电构架钢管混凝土法兰节点拉弯性能研究

以国内首例750kV钢管混凝土变电构架工程——甘肃桥湾750kV变电站为背景,进行了4个钢管混凝土法兰节点试件在拉弯荷载作用下的单调静力试验研究。此外,基于ABAQUS 6.12有限元软件,对该钢管混凝土法兰节点的有限元建模方法进行了阐述,并通过有限元数值分析结果与试验结果的对比,验证了建模方法的可靠性。在通过试验验证的基础上,对法兰板厚度、加劲肋高度以及螺栓边距进行了参数分析。结果表明:法兰板厚度、加劲肋高度对节点刚度、承载力和破坏形态等受力性能有较为明显的影响;螺栓边距由约1.7倍螺栓直径增加到约3.3倍螺栓直径时,节点的初始刚度略有降低(约7%),而承载力变化不大。     

GFRP法兰节点抗弯性能试验研究

对锥颈式玻璃钢内、外法兰进行了静力纯弯试验,研究了GFRP内、外法兰的抗弯承载力、抗弯刚度及破坏模式与法兰板厚度、锥颈高度,螺栓边距之间的关系,提出了提高GFRP法兰节点抗弯承载力和刚度的构造措施。     

ATCFSST-SCB中柱节点M-θ骨架曲线影响因素分析

为分析不同因素对外加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点弯矩(M)-转角(θ)骨架曲线的影响,设计了25个不同参数的该种节点,采用有限元软件ABAQUS模拟了这些节点在低周往复荷载作用下的受力过程,模拟前采用已有试验数据对模拟方法进行了验证。提取了各节点的M-θ骨架曲线,并计算了各节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度。通过对比分析,得出如下结论:轴压比、钢材屈服强度增加,节点的抗弯和极限抗弯承载力明显提高,而初始刚度受其影响较小;梁柱线刚度比增加,节点的抗弯、极限抗弯承载力、初始刚度增加,且初始刚度增加较大;加强环板宽度增加,节点抗弯、极限抗弯承载力增大,初始刚度先增加后减小;含钢率增加,节点抗弯承载力、初始刚度明显增加,极限抗弯承载力小幅增加;开孔率增加,节点抗弯、极限抗弯承载力、初始刚度降低,且开孔率不是很大时,三者降低较小,而孔间距、距离的增加,均会提高节点的抗弯、极限抗弯承载力,但二者过大或过小均会引起节点的初始刚度降低。     

十字板-端板式模块化钢结构连接节点抗弯性能研究

为研究十字板-端板式模块化钢结构连接节点的抗弯承载力和破坏模式,对该节点的一个足尺试件进行单调加载试验,并对该节点的抗弯性能进行有限元分析。研究结果表明:试件的破坏模式为梁端形成塑性铰,节点和上、下柱未发生明显破坏;节点十字板厚度和高度对节点的抗弯承载力影响较小;随着屋面梁和楼面梁高度的增加,节点的抗弯承载力、初始抗弯刚度和延性系数都显著提高;随着轴压比的变大,节点的抗弯承载力、初始抗弯刚度和延性系数都有明显下降。     

复式钢管混凝土柱-钢梁外加强环板节点滞回性能及核心区变形研究

为了研究复式钢管混凝土外加强环板节点滞回性能及核心区变形场,基于数字散斑方法（DSCM）进行了复式钢管混凝土外加强环板节点低周往复加载试验,对节点的梁柱相对转角变化、核心区受剪性能、节点初始转动刚度以及滞回耗能特性等进行了分析。结果表明：节点弯矩-转角和核心区剪力-剪切变形滞回曲线没有捏拢,呈饱满的梭形,说明节点耗能性能良好;提高环板宽度、锚固腹板加肋和轴压比增大均可提高节点初始转动刚度和节点域抗剪刚度;提高梁柱线刚度比可提高节点的受弯能力、耗能能力和节点域剪切变形能力。节点域剪切变形对复式钢管混凝土柱 钢梁相对转角贡献较大,占比超过30%。测得的核心区剪应变云图分布基本发展为沿对角线对称,后期随着荷载增加,破坏形态为梁端弯曲的试件节点域剪应变发展较缓,而柱端压弯破坏的试件剪应变发展充分,在整个加载过程中,其节点核心区剪应变为梁端弯曲破坏试件的2~3倍。     

钢管混凝土柱-钢梁延伸式端板连接节点初始转动刚度计算模型

延伸式端板连接节点是钢管混凝土结构中常见的梁柱节点形式,基于组件法建立了钢管混凝土柱-钢梁延伸式端板连接节点初始转动刚度的计算模型,考虑了端板受弯、端板受剪、螺栓受拉、钢管柱腹板受剪、柱核心混凝土受剪变形对节点转动刚度的影响,对于节点锚固件,采用贯通螺栓或单边螺栓.通过确定对节点初始转动刚度有贡献的组件将其简化为弹簧模...     

圆钢管再生混凝土柱-H型钢梁外加强环式边节点抗震性能试验研究

以轴压比、梁柱线刚度比、核心区高强螺栓等因素为变化参数,研究了圆钢管再生混凝土柱-H型钢梁外加强环式边节点试件的抗震性能,共设计7个缩尺节点试件进行了拟静力试验。通过试验,观察了试件的受力过程及破坏形态,分析了试件的荷载-位移滞回关系曲线、骨架曲线、刚度和承载力退化、延性以及耗能能力等特性。结果表明:试件的破坏形态基本相同,圆钢管再生混凝土柱基本无变化,破坏前梁下翼缘靠近栓焊连接处出现屈曲,随后焊缝出现裂纹并被拉断;试件滞回曲线饱满,体现出良好的承载力、延性及耗能能力;随着轴压比的增大试件承载力稍有降低,降低幅度分别为1.9%和4.9%;增大梁柱线刚度比对节点刚度和承载力提升明显,承载力提升幅度在45%左右,但延性和耗能有所下降;楼板组合作用使节点刚度、承载力和耗能得到提高;节点核心区设置高强螺栓对抗震性能总体提升不大。