轴压作用下T形圆钢管节点应力分布研究

一些研究者采用有限元方法计算了T形圆钢管节点在支管轴压作用下,节点周围区域沿着主管轴向和环向的应力分布,但其结果有矛盾之处。为解释这些矛盾,完成了3个不同支管主管外径比(β=0.26,0.51,0.74)的T形圆钢管节点在支管轴压作用下的受力全过程试验,并用有限元软件ABAQUS进行了模拟。有限元计算的荷载-位移曲线与试验吻合良好。在此基础上,根据试验和有限元结果分析节点周围区域沿着主管轴向和环向的应力分布。     

X形圆管斜插板节点轴压性能试验研究

对10个X形圆管斜插板节点试件在插板轴压力作用下的承载性能进行单调加载试验研究。以插板厚度和插板平面与圆管轴线平面之间夹角为变化参数进行节点轴压性能试验,研究了X形圆管斜插板节点在插板轴压力作用下的破坏模式,分析了荷载-端板位移曲线,节点区域应变强度分布,以及插板相对厚度（插板与圆管厚度比值）、插板平面与管轴线之间夹角对节点轴向承载力和延性的影响。试验结果表明：当插板相对厚度较小时（取值为0.89）,夹角基本不影响圆管斜插板节点的承载力;插板相对厚度较大时（取值为1.33）,随着夹角增大圆管斜插板节点的轴压承载力呈逐渐增大的趋势;随着插板相对厚度的增大,轴压承载力增大;薄插板（插板厚度为4 mm）节点试件的大多数测点保持弹性;而厚插板（插板厚度为6 mm）节点试件的大多数测点进入塑性状态;插板相对比较薄的情况下,IIW规范的计算值偏于不安全;插板相对较厚时,IIW规范计算结果偏于安全。     

采用垫板连接的新型T形圆钢管节点轴压承载性能有限元研究

圆钢管结构由于受力性能好、施工方便、外形美观的特点,广泛应用于建筑大跨度结构和海洋平台结构中.现有研究及实际工程表明,钢管结构破坏最容易在节点焊接处发生,因此有必要加强钢管结构的节点区域,以提高整体结构的承载性能.本文提出一种圆形钢主管与支管的新型焊接连接节点,包括主管、矩形固定钢板、前部弧形固定钢板、后部弧形固定钢板、连接垫板、支管.首先利用ABAQUS软件建立了有限元模型并准确模拟了用外加劲肋加强T形圆钢管节点的试验研究.在此基础上,对3个不同主管支管外径比(β)的新型T形圆钢管节点在轴压作用下的极限承载性能进行了有限元分析.之后为了研究影响新型节点极限承载性能的因素,对连接垫板边长和矩形固定钢板高度进行了参数化分析.结果表明,对于T1节点,当矩形固定钢板高度与支管直径比不变,连接垫板边长与支管直径比从1.1提高到1.6时,极限承载力提高了33.1％;对于T2节点,当矩形固定钢板高度与支管直径比不变,连接垫板边长与支管直径比从1.1提高到1.6时,极限承载力提高了 45.0％.当连接垫板边长与支管直径比不变,矩形固定钢板高度与支管直径比从0.2提高到0.5时,T1和T2节点的极限承载力几乎没有变化.     

圆端形椭圆钢管T形相贯节点轴压性能试验研究与承载力计算

圆端形椭圆钢管是一种融合圆形和矩形截面特征优势的构件,其圆端部分可以提供良好约束,矩形部分可实现快捷连接,在桁架结构中有着良好的应用前景,然而目前尚缺乏有关圆端形椭圆钢管相贯节点的受力性能研究。为此,通过对13根圆端形椭圆钢管T形相贯节点开展轴压性能试验,研究相贯类型、主支管径比、主支管夹角和是否填充混凝土等对其破坏模式、承载力、初始刚度和延性等力学性能的影响,明确圆端形椭圆钢管T形相贯节点在支管受压作用下相较圆形或矩形钢管相贯节点的承载特征差异,揭示相贯节点的受力机理,提出圆端形椭圆钢管相贯节点的轴压承载力计算式。研究结果表明,圆端形椭圆钢管T形相贯节点表现出良好的轴压性能;支管与主管圆弧段连接的相贯节点轴压承载力分别为圆形或矩形钢管相贯节点的1.07～1.66倍,具有明显的承载优势;主管填充混凝土可使圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力和初始刚度分别提高75.5%～103.4%和11.9%～60.6%;通过试验结果验证,提出的轴压承载力计算式可较准确地评估圆端形椭圆钢管T形相贯节点的轴压承载力。     

改进组合式T形钢管混凝土柱轴压性能试验研究

对18个改进组合式T形钢管混凝土柱进行静力试验,分析钢管厚度、混凝土强度和长细比对试件轴压性能的影响,采用国内外钢管混凝土规范对试件轴压承载力进行计算,并与试验结果对比分析,最后在规范AIJ-CFT:1997的基础上,提出了改进组合式T形钢管混凝土柱轴压承载力计算式。结果表明:试件主要呈现出剪切型破坏、局部鼓曲(或开裂)以及弯曲失稳三类破坏形态;钢管厚度对试件轴压承载力影响较大,而且试件长细比越大,钢管厚度对试件轴压承载力的影响就越显著;随着混凝土强度等级由C30提高到C50,试件轴压承载力有所提高,提高幅度基本在15%左右;当钢管厚度较小时,长细比对试件轴压承载力影响较大;采用各国现行规范计算的轴压承载力均偏于保守;提出了考虑钢管约束效应的轴压承载力计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

T形柱框架节点延性及承载力的试验研究

对10根T形柱节点进行了低周反复荷载作用下的试验研究,着重分析了T形柱节点的承载能力和破坏特点,梁、柱主筋和核心区箍筋应力变化;实测梁端的荷载-位移滞回曲线,研究轴压比、配箍率对节点核心区受剪承载力和延性性能的影响。并把试验结果与混凝土规范中矩形柱节点计算公式进行了比较。     

空间KK形圆管搭接节点承载力计算公式改进研究

在揭示国内外现行规范公式和目前研究对于平面内外均搭接的空间KK形节点（KK-Ov形节点）中存在的诸多不足的基础上,对影响节点承载力的因素进行了分析,确定了空间调整系数μ_KK的主要影响参数,并采用多元非线性回归分析,提出了μ_KK的函数关系并进行了校验;进而提出了空间KK-Ov形节点的承载力设计值建议式,并与试验数据和有限元分析数据比较,以及与现有规范公式横向比较评价。结果表明：建立在空间圆管KK形间隙试验节点基础上的现有规范公式不适于计算4根腹杆交错搭接的空间圆管KK-Ov形节点;空间调整系数μ_KK的主要影响参数为弦杆的径厚比γ和平面外两腹杆搭接率ζt,回归的函数表达式可以较好地反映空间参数变化对节点承载力的影响;提出的建议式为在平面K形节点承载力基础上乘以μ_KK,公式具有较高精度和可靠性,可以用于空间KK-Ov形圆管节点的承载力设计。     

T形截面钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点地震损伤试验研究

为研究T形截面钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点在不同形式的水平荷载作用下的损伤演化规律,设计并制作了11个缩尺比为1/2的框架节点,设计参数为加载模式(低周往复加载、低周往复-单调混合加载、位移等幅循环加载、单调重复加载)、肢高肢厚比(2、3)和轴压比(0.2、0.3、0.4)。分析了节点的破坏形态、荷载-位移曲线和滞回耗能等特性。结果表明：T形截面钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点核心区主要发生剪切斜压破坏,滞回曲线饱满,无明显捏缩效应,破坏时的等效黏滞阻尼系数为0.317～0.396,耗能能力较好;节点耗能能力随轴压比的增大逐渐降低;随着累积耗能和变形的增加,节点的延性逐渐降低;进行位移等幅循环加载时,加载幅值越大,节点的累积损伤发展得越快,破坏时经历的循环次数越少;增加肢高肢厚比可以有效提高节点的承载力和极限变形能力,延缓节点核心区累积损伤的发展。基于试验结果,考虑塑性变形、加载路径和滞回耗能对节点地震损伤的影响,提出了改进的双参数损伤模型,给出了节点在各特征状态下的损伤指数。结果表明,改进模型计算结果与试验结果吻合较好,该模型能较准确地评估T形截面钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点的地震...     

X型矩形管斜插板节点轴压性能试验研究

对X型矩形管斜插板节点在插板轴压力作用下的极限承载性能进行单调加载的试验研究。实施10个不同插板的厚度和插板平面与矩形管轴线之间夹角的节点轴压性能试验。介绍节点试验方案,描述X型矩形管斜插板节点在插板轴压力作用下的破坏模式,给出荷载-端位移曲线以及节点区域应变强度分布曲线,并将插板相对厚度(插板与矩形管厚度比值)τ、插板平面与管轴线之间夹角θ对节点轴向极限承载力和延性的影响进行讨论。试验研究结果表明:随着夹角θ的增大,节点轴压极限承载力呈增大趋势;θ为0°时,τ值对节点轴压极限承载力的影响很小;其余夹角θ节点试件极限承载力随着插板厚度的增大而增大;节点应变强度最大均发生在插板与矩形管连接的焊缝端部区域。最大应变强度在此区域的分布不同,则节点的破坏模式不同;IIW规范计算公式中未考虑τ值的影响,而试验中τ值对节点极限承载力有很大的影响,所以规范还有待完善,需要进行深入的有限元参数分析。     

钢结构温室大棚夹箍T形节点极限承载力研究

为研究钢结构温室大棚中常用的夹箍T形节点的力学性能,在分析夹箍T形节点的受力机理的基础上,设计制作了专用夹具,对2种规格的6个夹箍T形节点试件进行抗拉、压性能试验,获得了其破坏模式、荷载-位移曲线和极限承载力;同时采用ABAQUS软件,考虑界面接触与滑移,建立了夹箍T形节点有限元模型,分别模拟其抗拉、压受力过程,并与试...     

竖向荷载下方柱－T形薄壁柱转换节点承载力的计算方法

根据三个钢筋混凝土方柱-T形薄壁柱局部转换节点在竖向荷载作用下的试验研究结果，分析了节点中转换粱与其上面的T形薄壁柱的相互作用，其中重点探讨了加腋和不加腋转换梁的高度对薄壁柱承载能力的影响；同时对转换粱的设计剪力和抗剪承载能力以及考虑转换梁受荷长度与截面高度之比影响的T形薄壁柱承载能力的计算方法提出了建议。     

T形钢管混凝土柱-工字钢梁框架顶层边节点抗震性能试验研究

选择T形截面钢管混凝土异形柱-工字钢梁框架顶层边节点为研究对象,按1∶2的缩尺比例设计并制作3个“弱节点”模型和1个“强节点”模型,通过施加恒定轴压比的竖向荷载和低周往复水平荷载,对节点模型进行加载破坏试验,观察节点模型的受力过程和破坏形态,得到水平荷载-柱端位移滞回曲线和骨架曲线,分析节点荷载特征值、延性、耗能以及刚度退化等。试验结果和分析表明：弱节点试件破坏形态主要为节点核心区在剪压复合应力作用下的剪切破坏,随轴压比增大,试件受剪承载力提高,但其延性和耗能能力有所下降;强节点试件破坏形态为钢梁的局部屈曲破坏,节点区基本完好,滞回曲线饱满,延性系数为3.89;合理地设计钢管混凝土异形柱-钢梁框架边节点,可满足抗震延性要求,实现“强柱弱梁,节点更强”的抗震设计目标。     

基于环形节点板的钢管节点承载力试验研究

对包含环形节点板的钢管节点承载力进行研究,有助于深入了解该类型节点的力学行为。设计制作了2个规格的4个试件,并进行了拉和压的足尺承载力试验。建立有限元模型进行了非线性有限元计算,计算结果和试验结果与中国规范计算结果进行了比较。结果表明,有限元分析和试验结果较为接近,而规范所给出的承载力明显偏小。     

空间圆管内加劲相贯节点静力承载力试验

通过对2组共4个空间复杂钢管节点的静载性能试验研究,讨论不同构造对应力传递途径和破坏模式的影响。在专门设计一套空间自平衡加载装置上进行缩尺试验模型的加载,得到两组节点不同内加劲形式下的承载力极限状态。根据试验得到的破坏模式给出节点设计的合理建议:67FB组节点两种内加劲方式均满足承载力要求;67EB节点则应在底座钢管内设置十字加劲肋并与主管可靠施焊,以获得足够的承载能力。     

不同木板厚度T形钢-木组合柱轴压试验研究

提出一种螺栓连接的T形钢-木组合柱。以组合柱木板厚度为参数，对1根纯钢柱和3根钢-木组合柱进行轴压试验，观察了试件在试验中的变形特征和其破坏形态，采用ABAQUS对组合柱建模，对其进行数值分析，并通过叠加法提出了极限承载力的计算公式。结果表明：钢柱和木板在达到屈服前，变形较为一致，整体性较为良好；试件的主要破坏形态为木板中部纤维受剪折断以及木板产生较多纵向裂缝，钢柱发生弯扭破坏；钢柱的极限承载力随着木板厚度的增加而增加，木板的损伤程度对组合柱的承载力有一定的影响；有限元分析与试验结果较为吻合；试验值与计算值相较，其误差范围在10%以内，适合预测T形钢-木组合柱的承载力。     

多室式钢管混凝土T形短柱轴压性能试验研究

对钢管混凝土T形柱进行合理的改进,提出多室式钢管混凝土T形柱(MT-CFST柱)。进行12个短柱试件的轴压试验并对其破坏过程作了详细描述,给出试件的轴压应力-纵向平均应变曲线,同时也考察试件的破坏形态及截面各尺寸、板件布置方式、钢板厚度、混凝土强度等因素对试件力学性能的影响。试验结果表明:多室式钢管混凝土T形柱能较好地增强T形截面内钢材对混凝土的约束作用,发挥两种材料的组合性能;试件的破坏以局部鼓曲和整体剪切两种形式为主,轴压性能受腹板高度、钢板厚度及混凝土强度的影响较大。同时,参考国内外4种钢管混凝土规范中的计算方法对试件的承载力进行计算,经过对比后发现,按EC4规范计算的结果与试验结果符合最好。     

支管拉力作用下钢管K形节点承载力计算方法探讨

在统计分析19个钢管K形相贯节点试件失效模式和极限承载力的基础上,对我国《钢结构设计规范》(GB50017—2003)的承载力计算方法进行了分析。结果表明,受压支管内力引起节点失效时,节点承载力试验值与计算值总体上吻合较好;而受拉支管内力引起节点失效时,节点承载力的计算值明显小于试验值。进行了2个支管拉伸破坏的钢管K形相贯节点试验,结果进一步表明我国钢结构规范计算值偏于保守。提出了对支管拉力作用下K形节点承载力乘以增大系数的建议,建议方法计算精度明显提高且仍有足够的安全性。     

T形钢管混凝土柱-带楼板钢梁框架节点地震损伤试验研究

为研究T形钢管混凝土(CFST)柱-带楼板钢梁框架节点抗震性能,制作了6个不同梁柱线刚度比和轴压比的T形CFST柱与带楼板钢梁框架节点试件,并进行了低周往复加载试验。试验结果表明,试件在高轴压比下延性和耗能能力明显下降,刚度和骨架曲线基本不变;随着梁柱线刚度比提高,试件的刚度减小,延性和耗能能力先下降后上升;楼板对试件正向加载时的抗震性能有一定提高,负向加载时的影响很小;所有试件的滞回曲线均为较饱满的梭形且各试件的平均等效阻尼系数为0.270远大于普通钢筋混凝土节点试件,说明T形CFST柱-带楼板钢梁框架节点具有较好的抗震性能。     

T形圆管相贯节点的抗弯性能试验与理论分析

介绍了T形相贯节点抗弯性能试验的主要试验结果,并将试验结果与国内外学者的研究成果相比较.试验表明,试件在受弯作用下的破坏模式为节点处发生屈曲变形和支管处焊缝产生裂缝.从荷载-位移曲线说明T形相贯节点在一定条件下可以作为全刚性节点来进行设计,但在施工和加工过程中要保证焊缝的质量.