梁端翼缘扩大型梁柱节点抗震性能和设计方法

为使钢框架梁柱节点满足强柱弱梁的抗震设计原则,并使梁上塑性铰远离梁柱节点区,对梁端翼缘扩大型(包括侧板加强型和翼缘端部放大型)钢框架梁柱节点进行了往复荷载下的试验研究,得到了节点类型和梁端翼缘扩大尺寸对节点滞回性能、延性和耗能能力等指标的影响规律.在使用非线性有限元程序对试验结果进行数值模拟的基础上,研究了梁端翼缘扩大段的长度及宽度等参数对节点性能的影响规律和有效取值范围,给出了实用设计方法.使用梁端翼缘扩大型钢框架节点可以有效实现梁端塑性铰外移,是一种在抗震设计中值得推广的具有良好延性和塑性转动能力的新型节点形式.     

钢框架梁翼缘扩翼型节点受力性能研究

针对钢框架梁翼缘扩翼型节点试件进行了非线性有限元分析,研究了梁端扩翼形式以及扩翼参数对节点应力、塑性区分布、塑性发展规律以及极限承载力的影响.分析了梁柱对接焊缝处及梁截面改变处的应力分布状况.作为比较,还进行了1个传统型梁柱全焊接刚性连接节点的有限元分析,研究结果表明,圆弧扩翼型节点和侧板扩翼型节点通过将梁翼缘进行适当的扩大后,均能有效的将塑性铰移出焊缝热影响区,避免梁柱连接焊缝附近的脆性破坏,并且比传统普通节点具有更高的极限承载力,是较为理想的延性节点.当采用相同的扩翼参数,圆弧型节点的延性性能要好于加侧板节点,另外对于侧板扩翼式节点,由于扩翼段的末端截面变化突出,易产生局部应力集中现象,建议工程设计中宜采用圆弧扩翼型节点.     

人工塑性铰连接的装配式钢混组合节点非线性静力分析

针对装配式框架节点损伤模式不可控、震后修复困难等问题,提出一种基于人工塑性铰连接的新型装配式钢混组合框架节点形式,其具有构造简单、承载耗能、易装配等特点。为进一步明确该新型节点的受力性能,利用ABAQUS建立节点的非线性有限元模型,以轴压比、翼缘连接板厚度、抗剪耗能杆直径为参数变量,研究不同参数对节点破坏模式、受力机理及弯矩-转角曲线的影响规律,并对节点刚性进行评估。结果表明,该新型节点的破坏模式为梁端受弯破坏,人工塑性铰对节点内力分配与传递起关键作用;随着轴压比的增大,节点承载力和延性系数呈现出先增大后降低的变化趋势,翼缘连接板厚度对节点承载力和延性均有较大影响,抗剪耗能杆直径对节点承载力的影响较小,但对节点延性变形影响较大;该新型节点属于铰接连接和完全强度连接。     

翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点受力性能试验

目的试验研究翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点的受力性能,考查翼缘削弱程度以及削弱方式对其受力性能影响.方法在钢筋混凝土梁端翼缘内预埋刚度调节盒,使得梁端塑性铰外移,通过制造6个翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点模型试件,并对试件进行拟静力试验,研究该类型节点的破坏机理;通过改变梁端翼缘内预埋刚度调节盒的数量和方式等参数,考察该类型节点破坏的主要影响因素.结果梁翼缘预埋刚度调节盒对框架梁刚度的调节明显;梁端塑性铰出现在刚度调节盒所处位置,可实现塑性铰外移;试验测得节点的位移延性系数均不小于5.3,抗震性能较好.结论翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点可明显改善普通梁柱节点的抗震性能,通过在梁柱节点翼缘处设置适当数量的刚度调节盒,可更易实现"强柱弱梁"的抗震设防目标.     

矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯刚度

为了获得十字形矩形钢管偏心相贯节点的平面外抗弯刚度,本文采用理论模型结合数值分析的方法,基于塑性铰线模型和节点变形特征,建立了用于节点抗弯刚度计算的三梁系模型,结合参数分析和回归分析,获得节点刚度参数化计算式。结果表明:节点刚度与主管壁厚三次方成正比、与支管宽度与主管高度之比呈线性关系、与支主管高度比近似指数函数关系,计算式所得节点抗弯刚度值与有限元结果的差异大部分小于10%。     

翼缘扩大型节点与传统节点的受力性能对比分析

为了研究翼缘扩大型节点的力学性能,对比分析其与塞板焊接节点及传统钢结构梁柱连接节点的受力性能差异,设计了一种翼缘扩大型梁柱连接节点.采用ABAQUS分析软件对三种节点在单调荷载下的受力性能进行分析,研究翼缘扩大型节点在实际结构中应用的可行性,并对比分析三种节点的性能差异.结果表明,翼缘扩大型节点能够有效改善节点的受力状态,改善节点区域应力分布问题,使节点梁端的塑性铰出现区域向跨中转移;与塞板焊接节点以及传统节点相比,翼缘扩大型节点承载力较高,且节点域柱与梁端应力分布较为均匀.     

加强型和削弱型梁柱节点对钢框架性能的影响

针对加强型和削弱型两种梁柱连接节点,分别进行了钢框架的有限元单向加载和循环加载分析,探讨了两种节点类型对结构承载能力、抗侧刚度、耗能能力等性能的影响.有限元计算结果表明:两种节点都可以使梁端形成塑性铰,具有较好的耗能能力,但与削弱型节点相比,加强型节点可以显著提高钢框架的屈服荷载、抗侧刚度和极限承载力,而且有效降低了梁端翼缘的轴向应力,便于实现强连接弱构件,更适合于抗震设防地区采用.     

部分端板连接梁柱组合节点抗弯承载力计算

目的对部分端板连接梁柱组合节点进行弹塑性分析,提出此类节点塑性抗弯承载力的计算方法.方法采用ANSYS有限元软件建立部分端板连接梁柱组合节点模型,与已有试验数据对比验证其模拟的可靠性.对部分端板连接梁柱组合节点进行参数分析,研究节点弯矩与转角之间的关系,探讨抗弯承载力的计算方法.结果提出了计算节点塑性抗弯承载力的精确计算方法,该方法的计算结果与有限元分析结果基本一致,相对误差小于10%,计算方法的精度优于欧洲规范计算方法.结论新方法能很好计算部分端板连接钢框架组合节点塑性抗弯承载力,可为制定相关规范提供借鉴.     

方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲肋式节点非线性有限元分析

对方钢管混凝土柱钢梁竖向加劲肋式节点建立了同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元分析模型，模拟分析了单调加载下节点的受力性能，较为精确地分析了节点区应力分布．结果表明：由有限元模型所得的位移曲线与试验所得的低周反复荷载作用下的骨架曲线相符，由有限元模型所得的应变分布和发展规律与试验结果一致；竖向加劲肋式节点的梁端弯矩一部分通过竖向加劲肋传递给柱钢管腹板和核心混凝土，另一部分梁端弯矩由梁端翼缘直接传递给柱钢管翼缘和核心混凝土；节点的破坏模式为梁翼缘变截面最窄处形成塑性铰，最终梁受压翼缘出现严重的局部屈曲，而柱钢管和竖向加劲肋均在弹性范围内工作，很好地实现了强柱弱梁、强节点弱构件的抗震原则；节点核心区混凝土性能符合斜压杆受力机制．     

异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点抗震性能研究

为研究异形钢管混凝土组合柱-钢梁顶底角钢连接节点的抗震性能,对节点试件进行低周往复荷载试验及ANSYS非线性有限元分析.结果表明:破坏源于节点区钢梁翼缘屈曲,顶底角钢屈服形成塑性铰,节点产生大转动变形;各试件滞回曲线较为饱满,呈倒“S”形,延性系数均大于2.55,节点具有较好的耗能能力;角钢厚度、高强螺栓直径对节点承载力和变形能力影响显著,增大角钢厚度及高强螺栓直径,节点延性系数略有降低,但极限承载力明显提高;有限元节点应力分布及破坏特征与试验现象基本一致,屈服承载力、极限承载力有限元计算值与试验值吻合较好;轴压比对节点抗震性能影响较小,相较于螺栓性能等级,钢材强度等级对节点刚度及承载力影响更为显著.     

双层连续组合梁弹塑性状态的界面滑移

考虑了上层混凝土开裂及钢筋与混凝土之间滑移对梁变形的影响.根据剪力连接件的实际力学特性,采用简化后的线弹性弹簧来模拟钢筋 混凝土界面以及钢梁 混凝土界面的剪切滑移,并结合内力-变形关系推导出双层钢 混凝土组合梁的上下层界面滑移微分方程.在分析过程中偏保守地假设负弯矩截面上缘混凝土板抗拉刚度降为零.为验证该解析法的合理性,采用非线性较强的有限元软件Abaqus建立了空间模型,模型考虑了剪力连接件和材料的非线性.有限元计算结果表明,通过2种方法所得的界面滑移数值和趋势比较吻合,该解析法用于分析双层连续组合梁的滑移变形是可行的.     

方钢管混凝土柱—削弱钢梁端栓焊连接节点受力性能

采用三维实体单元,对“带内隔板的方钢管混凝土柱-削弱梁端钢梁栓焊连接框架节点”建立了考虑几何非线性、材料非线性和接触非线性的有限元理论分析模型,将有限元模型与试验模型进行对比分析,规律方面吻合较好,进而对“框架节点”在单调和低周反复荷载作用下的受力性能进行了数值分析,深入研究了其荷载-位移曲线、节点区梁端的应力分布规律、耗能能力及破坏特征。研究表明：各种粱端削弱节点P-△曲线的初始刚度和梁端无削弱节点的初始刚度基本相同;梁端削弱节点的承载力比梁端无削弱节点的承载力有所降低,但降低幅度不大;梁端削弱节点均能够将塑性铰外移致梁端削弱区域;各种削弱形式的梁端削弱节点均表现出良好的延性及耗能能力,具有较好的抗震性能。     

负弯矩区组合扁梁的受力性能分析

目的分析负弯矩区组合扁梁的受力性能，计算其弹性刚度和极限承载力，验证所取得的理论结果．方法运用弹塑性力学知识，通过平截面假定和换算截面法，对负弯矩区组合扁梁的受力性能进行了理论分析．结果提出简化的计算模型，推导了弹性刚度和极限承载力公式；并运用大型有限元软件Ansys进行数值模拟．将两者的结果进行了比较，吻合良好．结论研究工作表明笔者所提的简化理论模型及其刚度、强度公式较好地分析了负弯矩区组合扁梁的受力性能，结果合理，可为实际工程设计提供借鉴和参考．     

复合材料加固梁模态分析的一种近似解法

基于摄动法的思想,合理地选择里兹向量,并利用最小势能原理来求解纤维复合材料包覆钢筋混凝土(FRP-RC)梁的模态特性。它将FRP-RC梁无阻尼自由振动方程加以简化,转化为一频率方程。在此基础上,计算了该梁在不同约束条件下的自振频率,并与其它方法进行了对比。结果表明,利用该方法不仅可以简化计算过程,而且计算精度也较高。     

钢管混凝土轴压短柱性能三参数分析与计算

在深入研究套箍系数对钢管混凝土轴压短柱力学性能的影响中,发现并用试验证明了仅用套箍系数这一综合参数不能全面衡量和反映参数变化对钢管混凝土破坏模式、承载力、延性等力学性能的影响;基于试验研究和参数分析,确定了利用套箍系数衡量钢管混凝土力学性能的合理适用范围;提出了用钢管混凝土3个基本参数(试件含钢率、混凝土强度和钢材屈服强度)来衡量和反映钢管混凝土力学性能的方法;并通过回归分析给出了基于这3个基本参数的钢管混凝土轴压短柱轴向力-纵向应变关系曲线,复杂应力场中钢材纵向(横向)应力-纵向应变关系曲线、核心混凝土纵向应力-纵向应变关系曲线和紧箍力-纵向应变关系曲线的简化计算公式,简化计算曲线与试验曲线吻合良好.     

新型外包钢-砼组合梁的理论分析

在新型外包钢-混凝土组合梁试验研究的基础上，针对传统的弹性理论方法和塑性理论方法记算组合梁正截面抗弯承载力存在的不足点.根据试验结果，提出理论计算的假定，采用条带法推导其弹塑性状态下的正截面受弯承载力计算公式，并编制了计算程序，得到了7根组合梁整个受力过程中的弯矩-曲率关系曲线.将程序计算结果与“矩形应力块”法的计算结果进行了比较，最后得到外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯极限承载力的简化计算公式.     

钢筋混凝土叠合梁斜截面抗剪强度的试验研究及计算方法

本文通过对13根不同类型的二阶段受力简支矩形截面钢筋混凝土叠合梁的斜截面破坏试验(共29次)、分析了二阶段加荷的叠合梁在叠合前、后受荷阶段剪跨区的斜裂缝开展过程及破坏特征等受力性能,研究了叠合梁的斜截面强度和计算方法,得出了由于叠合前“荷载预应力效应”等的有利作用,钢筋混凝土叠合粱斜截面强度较之相同钢筋混凝土整体梁,一般可提高约10％左右。 在试验研究和有限元法分析的基础上,本文提出了考虑叠合特征参数a_M=M_1/[M_1]、aN=h_1/h影响的简支钢筋混凝土叠合梁斜截面抗剪强度的设计计算公式。计算公式反映了二阶段受力叠合梁的主要特征,概念明确,对比性强,设计计算较简便,计算结果与试验值符合性较好。     

框支密肋壁板结构托梁内力计算

建立了框支密肋复合墙体墙梁的力学简化模型,并利用考虑水平摩阻力的弹性地基梁法进行托梁内力计算,同时应用有限元程序对算例进行数值对比分析。理论研究与计算分析表明：框支密肋复合墙体墙梁考虑墙体与托梁之间的界面剪力是必要的,否则不能充分体现托梁与墙体的组合工作性能,内力计算误差较大。     

预弯组合梁截面抗弯承载力计算方法的再研究

为简化现行标准中预弯组合梁抗弯承载力计算方法,基于塑性理论,对塑性抗弯承载力计算方法进行推导,并从安全性出发,最终提出了一种预弯组合梁的抗弯承载力简化计算方法.采用该简化计算方法、现行标准的弹塑性计算方法及塑性计算方法分别对7根试验梁的抗弯承载力进行计算,采用通用有限元软件Abaqus对预弯组合梁进行非线性有限元分析,...     

型钢混凝土框架梁正截面承载力计算分析

根据《型钢混凝土组合结构技术规程》中的型钢混凝土框架梁的计算假定,分别利用其中的简化公式和精确计算公式计算型钢混凝土梁的正截面承载力。对比分析计算结果,对该规程中框架梁正截面承载力计算公式的计算精度进行评定,分析了其适用范围,并提出适用范围更广更精确的正截面承载力计算公式。