钢梁贯通型RCS组合节点构造措施及抗剪强度探讨

基于国内外有关RCS组合节点的研究,分析了RCS组合节点的破坏模式及相应的构造措施。根据RCS组合节点的受力特点,探讨了RCS组合节点核心区各抗剪机构的作用机理。通过对RCS组合节点试件抗剪承载力的计算分析,比较了现有国内外RCS组合节点抗剪强度计算公式,指出公式存在的问题,研究结果表明,以强度为基础的公式对于中节点的抗剪强度计算偏于保守,以变形为基础的公式计算结果离散性较小。综合目前RCS组合结构的研究现状,提出了RCS组合节点的研究建议,以期为RCS组合框架结构的进一步研究提供参考。     

RCS组合结构节点抗剪承载力探讨

较为系统地综述了钢梁一钢筋混凝土柱组合框架结构节点最近几年在国内外的研究情况及其构造形式和受力性能。介绍了几种节点抗剪承载力计算公式,并根据文献[5],[15]的试验数据对它们进行了比较和分析。最后,对该组合结构在研究中存在的问题提出了建议。     

RCS组合结构节点受力机理及承载力分析

近年来钢梁-钢筋混凝土柱框架结构(RCS)在美日等国获得广泛研究和应用,为了解这种新型结构节点的受力机理,建立了节点受力模型,详细分析了RCS组合结构节点抵抗剪力的三种传力机构的受力机理与传力方式。指出节点承载力主要是由钢梁腹板及混凝土斜压杆所提供,根据节点受力模型建立承载力公式是可行的,最后根据国外的研究资料,分析比较了业已提出的RCS节点抗剪计算公式。     

单钢板组合剪力墙各构件抗剪比例有限元分析

运用ABAQUS完成了16组单钢板-混凝土组合剪力墙的有限元分析,以剪跨比与钢板板厚作为变量参数,比较各试件的抗剪能力以及各构件的抗剪比例差异。分析表明,其他参数不变的情况下,随着剪跨比增大,增加钢板板厚对提高组合剪力墙的抗剪承载力更为显著。剪跨比相同时,随着钢板板厚增大,钢板的抗剪比例逐渐多于端部型钢。钢板板厚相同时,随着剪跨比提高,最大反力处钢筋混凝土分担的抗剪比例有所降低,但在加载后期略微提高;端部型钢构件的抗剪比例在加载后期逐渐减小。     

交错桁架楼板体系抗剪性能的有限元分析

为了更好地研究交错桁架楼板的抗剪性能,先用ETABS软件对假设的交错桁架工程进行设计,根据相似比关系,利用有限元分析软件对1∶3的缩尺模型进行分析,以此作为交错桁架楼板体系的分析依据,最后对交错桁架楼板在横向荷载作用下的抗剪性能及抗震性能进行了研究,结果表明,交错桁架楼板体系有较好的抵抗横向荷载的能力。     

钢梁-钢筋混凝土柱梁柱边节点抗剪性能分析

本文采用ANSYS有限元软件分析了8个不同节点构造的"梁贯通式"钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)边节点的抗剪性能,详细分析了RCS节点柱上端相对侧移及其组成、侧向荷载-剪应变、节点区各组成元件的抗剪承载力、节点剪力-变形曲线、钢腹板应力的发展过程、试件破坏时的应力应变分布等。结果表明,RCS节点变形是三维空间变形,内、外混凝土之间存在相对转动;RCS节点总变形由剪切变形和承压变形组成,即使发生节点剪切破坏,承压变形也占有较大比例;RCS节点抗剪由三部分组成:钢腹板、内混凝土和外混凝土,如设有钢柱面板,还应包括钢柱面板的抗剪承载力;在节点区总变形小于2%时,节点的抗剪承载力随节点总变形的增大而增大,在节点区总变形大于2%时,节点的抗剪承载力随节点总变形的增大而基本保持不变;试件破坏时,钢腹板大部分已屈服,屈服区为柱截面高度的80%,内、外混凝土有明显的斜压带存在。这些信息对进一步研究RCS节点抗剪机理和抗剪模型具有重要意义。     

新型连接件的叠合板组合楼盖边柱节点有限元分析

文中利用abaqus对采用新型不抗剪开孔钢板抗拔连接件的叠合板组合楼盖边柱节点进行有限元研究分析,并将有限元计算结果与试验结果和栓钉连接件的节点模拟结果进行对比。结果表明,有限元模型能较好的模拟试验情况,试验的破化形态与有限元分析基本一致,对比栓钉节点模拟结果,可以知道采用此新型不抗剪开孔钢板抗拔连接件可以有效的减缓负弯矩区混凝土开裂。后续可以在此模型的基础上开展进一步的研究分析。     

冷弯薄壁型钢组合墙体抗剪性能的有限元模拟

对单调加载作用下冷弯薄壁型钢组合墙体进行了非线性有限元分析,考虑了材料非线性、几何非线性的影响,采用三个方向一维非线性弹簧单元模拟自攻螺钉连接,通过与试验数据对比,验证了有限元方法的正确性。     

基于材料损伤的钢板加固半刚性组合节点抗倒塌性能分析

当结构中竖向承重构件发生破坏后,节点的抗倒塌性能决定了荷载是否能可靠地传递给相邻结构构件,避免结构出现连续倒塌。为了提高节点的转动能力和抗倒塌能力,设计了一种钢板加固的半刚性组合节点,提出其理论模型,并推导相应的变形公式,建立基于材料损伤的有限元分析模型对理论模型进行验证,并对该组合节点的抗倒塌性能进行分析。结果表明：钢板加强的节点并没有影响结构的前期性能,而是使结构提前进入过渡阶段,并且明显增大了结构的极限位移和极限荷载;该节点的理论模型及相应的变形公式可以精确预测钢板参与工作时对应的节点竖向位移;钢板两端连接点的初始距离和钢梁高度决定了钢板参与受力的时刻;采用类似具有“延时”作用的柔性组件可以起到与钢板相同的加固效果。     

装配式剪力墙的结合面抗剪性能有限元分析

针对装配式剪力墙结合面的抗剪性能进行了数值模拟,研究了在不同混凝土强度下钢筋配筋率对结合面的抗剪承载力与荷载-位移曲线的影响。采用ABAQUS软件对装配式剪力墙的抗剪试验进行分析,验证了数值模型的准确性。结果表明,开裂荷载主要由混凝土强度控制,抗剪承载力主要由混凝土强度和配筋率大小决定。随着钢筋配筋率的增加结合面抗剪承载力也在增加,但延性减少。随着混凝土强度的增加结合面抗剪承载力和延性都在增加。     

纤维布加固砖砌体抗剪性能的有限元分析

对纤维布加固砌体结构进行了非线性有限元数值分析和理论分析，就加固砌体模型选取、材料本构、破坏准则等进行了探讨。结果表明，只要建模适当，采用ANSYS等软件可以定量地对纤维布加固砖墙的抗剪性能进行数值分析，并准确模拟实际结构的破坏过程。     

新型混凝土夹芯楼板抗剪承载力非线性有限元分析

本文在6块CS楼板抗剪试验结果的基础上,利用有限元法重点研究斜插丝对其抗剪性能的影响,并对其受剪机理和抗剪承载力进行分析,计算值与试验值较为吻合,为CS板式结构提供了新的研究方法。     

新型装配式混凝土框架节点抗火性能有限元分析

为考察一种新型装配式混凝土框架节点的抗火性能,采用有限元分析软件ABAQUS进行模拟火灾分析,研究柱轴压比、梁荷载比、轴压偏心率、混凝土保护层厚度、节点连接螺栓直径对节点抗火性能影响。结果表明,所有分析节点耐火极限均能满足规范要求,且在火灾中均以梁变形过大失效;在接近耐火极限时,节点变形速度明显增大,破坏具有突然性;分析参数中,耐火极限随轴压比、荷载比、偏心率的增大而减小,随混凝土保护层厚度、螺栓直径增大而增大,其中轴压比、偏心率和混凝土保护层厚度的变化对耐火极限影响较大。     

基于ANSYS的自攻螺钉波峰连接的抗剪性能有限元分析

为了满足防水要求,目前许多轻钢结构的屋面体系采用在压型钢板波峰处与构件连接的形式。由于波峰连接形式中,压型钢板和檩条不是紧密接触,因此比波谷连接形式的受力情况更加复杂。本文利用ANSYS程序,采用实体建模,并引入接触非线性,对自攻螺钉波峰连接的抗剪性能进行有限元模拟分析,并与试验结果进行对比分析。分析结果表明:有限元模型可以精细模拟出真实试件的变形和荷载位移曲线的走势,与试验结果拟合很好,应力分布规律也符合其变形和破坏模式。因此,此有限元模型可以作为替代试验分析的理想模型。     

胶合板覆面轻钢龙骨式组合墙体抗剪性能分析

为推广胶合板在低层轻钢龙骨房屋体系中的应用,本文利用有限元软件分析了胶合板覆面轻钢龙骨式组合墙体的抗剪性能。在建立有限元模型时,龙骨和面板分别选用三维梁单元和平面应力单元模拟,并考虑到材料非线性和几何非线性的影响,采用耦合双弹簧模型模拟自攻螺钉连接。基于胶合板-轻钢龙骨自攻螺钉连接性能,分析组合墙体在水平荷载作用下的抗剪承载力。通过对比分析,讨论胶合板厚度、自攻螺钉直径以及墙面板周边自攻螺钉间距对组合墙体抗剪性能的影响。分析结果表明:随着胶合板厚度增加、自攻螺钉直径加大、墙面板周边自攻螺钉间距加密,组合墙体的抗剪承载力明显增加。     

装配式型钢混凝土组合节点有限元参数分析

装配式型钢混凝土结构具有承载力大、连接可靠和良好的耐久性等优势,对促进建筑工业化的发展具有重要意义。本文通过ABAQUS建立装配式型钢混凝土组合节点有限元模型,结合试验结果验证了有限元数值模型的有效性,分析了节点核心区混凝土强度、柱端螺栓边距和孔径对节点滞回曲线、骨架曲线、延性耗能以及性能退化的影响规律。结果表明：在节点核心区浇筑混凝土可显著改善节点承载力和变形特性,但滞回曲线存在一定的“捏缩”现象,耗能性能降低;不同柱端螺栓边距和孔径时,节点的滞回曲线均较为饱满,耗能能力较强,但对承载力、强度和刚度退化性能影响较小,转角延性系数随着柱端螺栓边距(孔径)的减小(增大)而逐渐降低,但减小螺栓边距可有效改善柱端连接板的塑性变形,增大孔径有利于提高现场装配效率。     

弯折钢筋抗剪键组合剪力墙抗剪性能试验研究

提出了一种弯折钢筋抗剪键的内嵌钢板-混凝土组合剪力墙,通过对3片新型组合剪力墙和1片钢筋混凝土剪力墙进行低周往复试验,研究其抗剪承载力、变形能力、抗侧刚度、延性和耗能能力等性能.试验参数包括弯折钢筋的布置方式、是否设置横向分布钢筋及墙体类型.按《组合结构设计规范》(JGJ 138-2016)中的公式计算了组合剪力墙的抗剪承载力,并与试验结果进行了对比.结果 表明:新型组合剪力墙抗剪承载力、屈服位移和极限位移均高于钢筋混凝土剪力墙,在相同侧向位移下表现出更强的耗能能力.未设置横向分布钢筋的组合剪力墙位移延性系数低于钢筋混凝土剪力墙,表明横向分布钢筋的设置可有效限制构件屈服后混凝土的开裂,提高构件的延性;抗剪钢筋交错布置的组合剪力墙屈服强度和极限强度高于抗剪钢筋平行布置的组合剪力墙,但抗剪钢筋布置方式对混凝土开裂和裂缝贯通位移角无明显影响;试验后的内置钢板核心区域未产生平面外变形,组合剪力墙表现出较高的抗剪承载力.     

弯折钢筋抗剪键组合剪力墙抗剪性能试验研究

提出了一种弯折钢筋抗剪键的内嵌钢板-混凝土组合剪力墙,通过对3片新型组合剪力墙和1片钢筋混凝土剪力墙进行低周往复试验,研究其抗剪承载力、变形能力、抗侧刚度、延性和耗能能力等性能.试验参数包括弯折钢筋的布置方式、是否设置横向分布钢筋及墙体类型.按《组合结构设计规范》(JGJ 138-2016)中的公式计算了组合剪力墙的抗剪承载力,并与试验结果进行了对比.结果 表明:新型组合剪力墙抗剪承载力、屈服位移和极限位移均高于钢筋混凝土剪力墙,在相同侧向位移下表现出更强的耗能能力.未设置横向分布钢筋的组合剪力墙位移延性系数低于钢筋混凝土剪力墙,表明横向分布钢筋的设置可有效限制构件屈服后混凝土的开裂,提高构件的延性;抗剪钢筋交错布置的组合剪力墙屈服强度和极限强度高于抗剪钢筋平行布置的组合剪力墙,但抗剪钢筋布置方式对混凝土开裂和裂缝贯通位移角无明显影响;试验后的内置钢板核心区域未产生平面外变形,组合剪力墙表现出较高的抗剪承载力.     

混凝土板墙加固砖砌体墙抗剪性能的有限元分析

通过对混凝土板墙加固一榀砌体墙的抗剪性能进行非线性有限元分析和理论计算,就砌体材料本构、模型建立、参数选取等进行了探讨。结果表明,只要建模适当,就可以采用ANSYS软件对混凝土板墙加固砌体墙的抗剪性能定量地进行有限元分析,并能较准确地模拟实际结构的承载力状况。     

弯薄壁型钢结构住宅组合墙体抗剪承载力有限元分析

文章对水平单调加载方式下单面石膏板、单面OSB板、双面覆板(石膏板+OSB板)三类组合墙体的抗剪承载力进行有限元分析,研究墙架柱间距、自攻螺钉间距、蒙皮板等因素对组合墙体抗剪承载力的影响。分析结果表明:蒙皮板对墙体抗剪承载力影响显著;随着墙架柱间距缩小、自攻螺钉间距减小墙体抗剪承载力明显增加。