新型装配式不对称混合连接节点试验研究

不对称混合连接是预制装配式混凝土结构的一种新型连接方式.预制梁和柱通过无黏结后张预应力筋装配形成整体,作为耗能元件的普通钢筋仅设置在梁截面上部,并在梁柱连接处作部分无黏结处理.介绍三榀不对称混合连接边节点的低周反复加载试验,试验结果显示:试件的破坏都集中在梁柱接触面,梁柱构件本身及节点核心区破坏轻微;试件的滞回曲线均呈现"S"形,曲线明显呈不对称形状,正向加载时曲线更为饱满;试件的位移延性系数在3.75～5.0,最终等效黏滞阻尼系数为8%～10%.     

法兰连接L形钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓节点抗震性能研究

为降低多高层钢结构的梁柱间的装配难度,提出了法兰连接L形钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓装配节点,包括梁与柱连接和柱与柱连接,梁与柱现场全螺栓连接,柱与柱现场法兰连接。为研究连接件形式及加劲肋对该种节点抗震性能的影响,以改变连接件形式、加劲构造为主要变化参数,设计了4个该类型节点,通过低周反复加载试验和有限元分析获得了节点的破坏模式、滞回曲线、耗能能力和性能指标。研究结果表明：4个节点的滞回曲线均呈梭形,具有良好的耗能能力;节点正负方向的塑性转角超过0.05 rad,满足抗震规范要求;L形连接件与T形连接件均有足够的刚度传递荷载,4个节点的破坏模式、耗能能力与滞回曲线形状较为接近;连接件与梁翼缘之间的滑移提高了节点的延性、耗能能力与转动能力。     

半刚性梁柱连接中框架节点抗震试验研究

摒弃传统的梁端对称加载方式,采用更符合实际受力特点的柱端加载,对剖分T形钢连接的中框架节点进行低周反复试验研究。试验结果表明:加载过程中T形件翼缘与腹板交界处的应力最大,最先形成塑性铰;柱翼缘和梁翼缘在加载过程中均处于弹性阶段,而节点域的剪切应变达到了屈服应变。并且由滞回曲线和骨架曲线可知该节点具有较好的延性和耗能特性。     

装配式钢管内套筒-T型件梁柱节点力学性能分析

为研究装配式钢框架钢管内套筒-T型件梁柱连接节点力学性能,通过改变内套筒厚度对节点进行有限元分析,对其极限承载力、荷载-位移滞回性能、耗能能力、破坏形态等进行深入研究。结果表明:增大内套筒厚度,可以提高节点极限承载力和耗能能力,当内套筒厚度大于柱壁厚度2mm时,节点表现出良好的滞回性能;当内套筒厚度取值过大时,节点力学性能提升不明显;位移加载过程中,高强度对拉螺栓预拉力施加面的拉力值随内套筒厚度增大变化不明显。     

钢结构仿古建筑阻尼节点动力加载试验及有限元分析

按照1∶2.6的比例设计并制作了2个附设黏滞阻尼器的钢结构仿古建筑阻尼节点试件和1个无阻尼器的节点试件。通过周期性动力加载试验研究其抗震性能,分析了黏滞阻尼器对钢结构仿古建筑梁-柱节点试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度退化、延性以及耗能能力等指标的影响。研究结果表明:钢结构仿古建筑阻尼节点试件的峰值荷载较无阻尼试件的有所提高,其滞回曲线更加饱满,耗能能力更好。基于试验研究,运用有限元分析软件ABAQUS对附设黏滞阻尼器的钢结构仿古建筑阻尼节点试件周期性动力加载试验进行了模拟,有限元计算结果与试验结果吻合较好。试件耗能能力随阻尼系数的增大而增大,提高相同阻尼系数,试件滞回耗能的增加量基本相同。     

方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点性能研究

研究了在循环荷载作用下,一种新型的方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点的破坏模式,以及构件对节点性能的影响。建立了节点的三维非线性有限元模型,以全尺寸梁柱连接节点拟静力试验数据进行了验证。通过参数分析,探讨了柱壁厚度、梁翼缘厚度和腹板削弱程度对新型节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能等性能指标的影响。结果表明:循环荷载作用下新型节点滞回曲线呈"梭形"且较饱满,不同参数的节点均具有良好的耗能能力。通过增加柱壁厚度,节点的极限承载力和初始转动刚度增加。但柱壁厚度超过14mm时,单向螺栓和T形件成为节点失效的控制因素;梁不是这种新型节点的薄弱部位,对梁翼缘和腹板进行合理开孔削弱,节点的滞回性能、极限承载、刚度和耗能能力均无显著降低。     

板管连接方管节点滞回性能的有限元分析

采用有限元软件ANSYS对T型纵向板管连接的方管节点进行了弹塑性大挠度分析,研究了此种节点在往复荷载作用下的滞回性能,通过分析节点的滞回曲线、骨架曲线、滞回环面积曲线和能量耗散系数曲线,得出了纵向板管节点的耗能能力随各参数的变化规律。     

部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明：强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。     

混凝土装配式节点的精细化模拟与分析

采用纤维梁柱单元模拟梁柱接触面在水平力作用下裂缝张开的性能,采用梁端设"只压"段的方法来模拟,并分析了L_(cr)/h_b不同取值对分析结果的影响,建议取0.25~0.4。采用非线性桁架单元的分离式钢筋模型模拟不对称设置的普通耗能钢筋的力学性能,并通过调整参数取值模拟钢筋对节点的实际刚度和强度的影响。考虑梁柱节点核心区剪切变形对节点变形的影响,推导剪切刚度和节点弯矩间的关系。模拟三榀不对称混合连接边节点试验,并将模拟结果与试验实测结果进行对比验证。预测不对称混合连接中节点在反复荷载下的加载滞回曲线,显示不对称混合连接中节点的耗能能力较强。     

方钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁连接的内隔板式节点的抗震性能试验研究

为研究方钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁连接的内隔板式节点的抗震性能,本文对3个节点试件进行了低周反复荷载试验,在此基础上对节点的受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、变形恢复能力、延性、刚度退化和耗能能力等抗震性能进行了较为深入的研究与分析。试验结果表明:内隔板式节点能够有效地传递梁端弯矩及剪力,其滞回曲线呈明显的梭形,单周耗能能力较强;节点在梁端塑性铰破坏模式下具有较好的承载力、耗能性能及滞回特征,而在剪切破坏及局部焊接破坏模式下则延性较低,抗震性能相对较差;节点在整个加载过程中刚度退化明显,持续均匀,同时表现出一定的变形恢复能力;楼板组合作用对于节点的抗震性能具有一定程度的影响。     

低周反复荷载作用下十字形截面钢异形柱抗震性能试验研究

通过对8个1∶2缩尺的十字形截面钢异形柱在低周反复荷载作用下的试验,研究了试件的受力变形形态、破坏模态,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性性能、耗能能力等,分析了翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比等参数对抗震性能的影响。考虑试件的初始缺陷、材料非线性和几何非线性进行了有限元分析。有限元计算和试验结果表明,在轴压比和翼缘宽厚比、腹板高厚比满足限值的条件下,十字形截面钢异形柱在罕遇地震作用下,其破坏模态为局部屈曲的塑性破坏,变形以塑性为主且发展充分,具有较高的承载能力,较好的延性和耗能能力,能够在强震区使用。本研究为工程应用和钢异形柱结构技术规程的编制提供参考。     

胶合木梁-柱摩擦型节点滞回性能研究

将摩擦型连接和形状记忆合金（SMA）板引入重型胶合木结构,提出了胶合木梁-柱摩擦型节点并研究了其滞回性能。分别以钢材和木材作为摩擦板材料,设计并制作了3个1∶2缩尺节点,开展了水平低周反复加载试验,获取了节点的典型破损模式和弯矩-转角滞回曲线,对比了节点的弹性转动刚度、峰值弯矩、耗能能力和残余变形。基于胶合木梁-柱摩擦型节点的工作机理建立了节点弯矩-转角滞回模型。结果表明：摩擦型节点主要发生SMA板受拉断裂,节点连接区域木材基本保持完好。相比普通螺栓钢填板节点,摩擦型节点的弹性转动刚度基本保持不变,峰值弯矩下降2%~17%,但各级位移加载幅值下节点耗能增加64%~278%,等效黏滞阻尼系数基本大于0.2,残余变形减小。采用钢制摩擦板的摩擦型节点残余变形更小,采用木质摩擦板的摩擦型节点的等效黏滞阻尼系数较大。胶合木梁-柱摩擦型节点的弯矩-转角滞回模型与试验滞回曲线吻合良好,表明其可用于工程结构分析。     

新型PEC柱-钢梁中节点摩擦耗能型部分自复位连接抗震性能试验研究

为研究摩擦耗能T形连接件部分自复位连接的抗震性能,考虑PEC柱布置方式,按1∶1.6缩尺比例设计制作2个新型PEC柱-钢梁中节点试件模型,并进行水平低周往复荷载试验。基于试验测试数据整理,对试件的滞回性能、承载能力、耗能能力、自复位功效和节点传力机理等进行分析。结果表明：摩擦耗能T形连接件部分自复位连接通过预拉杆和摩擦耗能T形连接件有效实现了“自复位功效与耗能能力有机统一”的性态设计目标;PEC柱布置方式决定其受力性能,且改变了节点梁柱刚度匹配,从而影响到连接形式受力性能的发展进程和试件损伤分布规律;对穿螺栓和预拉杆实现了节点域混凝土斜压带传力模式,相应降低了节点域腹板的抗剪性能要求;所有试件层间侧移角达到中震层间侧移角限值0.02rad之前,节点与连接基本无残余转角,而当层间侧移角超过大震层间侧移角限值0.035rad时,试件承载能力仍呈增大趋势、且对应节点与连接残余转角不超过0.01rad,即该连接形式具有良好的自复位功效和抗倒塌性能。     

Hysteretic performance of frictional glulam beam-to-column connections

将摩擦型连接和形状记忆合金（SMA）板引入重型胶合木结构，提出了胶合木梁-柱摩擦型节点并研究了其滞回性能。分别以钢材和木材作为摩擦板材料，设计并制作了3个1∶2缩尺节点，开展了水平低周反复加载试验，获取了节点的典型破损模式和弯矩-转角滞回曲线，对比了节点的弹性转动刚度、峰值弯矩、耗能能力和残余变形。基于胶合木梁-柱摩擦型节点的工作机理建立了节点弯矩-转角滞回模型。结果表明：摩擦型节点主要发生SMA板受拉断裂，节点连接区域木材基本保持完好。相比普通螺栓钢填板节点，摩擦型节点的弹性转动刚度基本保持不变，峰值弯矩下降2%~17%，但各级位移加载幅值下节点耗能增加64%~278%，等效黏滞阻尼系数基本大于0.2，残余变形减小。采用钢制摩擦板的摩擦型节点残余变形更小，采用木质摩擦板的摩擦型节点的等效黏滞阻尼系数较大。胶合木梁-柱摩擦型节点的弯矩-转角滞回模型与试验滞回曲线吻合良好，表明其可用于工程结构分析。     

低周反复荷载作用下T形截面钢异形柱抗震性能试验研究

通过8个1∶2缩尺的T形截面钢异型柱在低周反复荷载作用下的拟静力试验,研究了试件的变形形态、破坏模态,得到了试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性性能、耗能能力等抗震性能,分析了翼缘宽厚比、腹板高厚比和轴压比等参数对抗震性能的影响。考虑试件的初始缺陷、材料非线性和几何非线性进行了有限元计算分析。有限元计算和试验结果表明,在轴压比和翼缘宽厚比、腹板高厚比满足限值的条件下,T形截面钢异形柱在罕遇地震作用时,其破坏模态为局部屈曲失稳的塑性破坏,变形以塑性为主且发展较充分,有较高的承载能力,具备较好的延性性能和耗能能力,能够在强震区使用。本研究为工程应用和钢异形柱结构技术规程的编制提供参考。     

钢筋混凝土剪力墙板的剪切滞回性能试验研究

为提高低矮钢筋混凝土剪力墙板的数值模拟精度,完善混凝土在循环荷载作用下的剪切本构理论,进行6个钢筋混凝土剪力墙板的循环剪切试验,研究配筋率及钢筋角度对钢筋混凝土剪力墙板在循环剪切应力作用下滞回性能及累积耗能能力的影响,得到试件的滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、累积耗能能力等。试验结果表明：所有试件均发生剪切破坏模式。配筋率对钢筋混凝土剪力墙板的抗剪承载力有一定影响,对其变形能力影响不明显。钢筋角度对钢筋混凝土剪力墙板的滞回曲线有显著影响,分布钢筋与剪力墙剪切斜裂缝夹角越小,其滞回曲线越饱满,累积塑性剪切角、累积延性比、等效黏滞阻尼比及累积塑性耗能系数越大,但其初始剪切刚度反而越低。该文的试验结果可为完善混凝土的本构理论提供参考。     

双向加载路径下型钢-混凝土组合柱抗震性能试验研究

通过8根型钢-混凝土组合柱在低周往复荷载作用下的加载试验,研究配钢形式、加载路径对该类组合柱破坏过程、滞回性能、刚度退化、延性性能及累积耗能的影响,分析纵筋及型钢的应变发展。结果表明：在相同含钢率下,配置方钢管的型钢混凝土柱的变形能力比十字形截面型钢的型钢混凝土柱的大,破坏位移角增大了约24%;加载路径对组合柱滞回特性影响显著,在非对称路径加载下,滞回特性亦表现出明显的非对称性;与单向循环加载组合柱相比,双向循环加载组合柱的峰值荷载小、刚度退化快、屈服位移小、延性差、破坏位移角小,但其累积滞回耗能明显大于单向循环加载时的情况;纵筋屈服发生在峰值荷载前,而型钢一般在达到峰值荷载时才屈服;在位移加载后期,双向循环加载组合柱纵筋及型钢应变增长明显较单向加载组合柱的快。因此,双向加载路径对型钢-混凝土组合柱承载能力、变形性能及累积耗能等抗震性能的影响显著,在设计时应予以考虑。     

半刚接钢框架-钢板剪力墙结构滞回性能的有限元分析

为研究半刚接钢框架-钢板剪力墙结构(Partially-restrained Steel Frame Steel Plate Shear Wall)的抗震性能,利用经试验验证的双向等效拉杆模型分析了低周往复荷载作用下梁柱半刚性连接对强、弱框架SPSW结构滞回性能、承载力、刚度、耗能能力的影响.分析结果表明:SPSW结构的滞回曲线具有双重特征,当周边钢框架较强时,滞回曲线趋于饱满;当内填剪力墙板较强时,滞回曲线趋于捏缩.随着节点抗弯承载力的增加,强、弱框架的SPSW结构的滞回性能趋于饱满,耗能能力增强,水平承载力呈增大趋势,但对强框架SPSW结构的影响程度大于弱框架SPSW结构.节点抗弯承载力对强框架SPSW结构的抗侧刚度影响较大,对弱框架SPSW结构抗侧刚度影响相对较小.     

钢结构仿古建筑带斗栱檐柱抗震性能试验研究及有限元分析

为研究矩形钢管柱长细比和轴压比对仿古建筑带斗栱檐柱抗震性能的影响,现对4个缩 尺比例为1∶1.5钢结构带斗栱檐柱进行了低周反复荷载试验,得到了各试件的滞回特性、刚度 和强度退化、位移延性及耗能性能,分析了檐柱的破坏形态和连接区应变分布。由试验研究结 果可知,试件破坏主要是由栌斗自身焊缝开裂、矩形钢管柱两侧根部翼缘与腹板连接处焊缝开 裂及翼缘与水平加劲环连接处热影响区母材拉裂造成的;试件滞回曲线饱满,连接区栌斗和矩 形钢管柱根部塑性变形充分;刚度和强度退化小,破坏时试件的位移延性系数及等效黏滞阻尼 系数均较高,表现了优越的变形及耗能性能。在试验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立试件 三维模型,进行了轴压比、长细比等参数对其力学性能影响的参数分析。试验及数值模拟结果 表明：随轴压比增大,试件的弹性刚度变化不大,但延性均有不同程度的降低;增大长细比, 试件的延性提高,但水平承载力降低。