无支撑半刚性连接钢框架的简化分析

用变刚度的螺旋弹簧模拟梁柱节点半刚性连接的弯曲特性 ,建立了半刚性连接钢框架梁单元的刚度矩阵。通过分别引入横梁修正线刚度和修正转动刚度 ,将等效代替框架法和无剪力分配法推广应用于无支撑半刚性连接钢框架的结构分析 ,其计算十分简便     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验与数值模拟

为研究不同螺栓强度等级对新型装配式半刚性混凝土梁柱节点抗震性能的影响,分别对螺栓等级为5.6级和8.8级的梁柱节点进行了足尺试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对现浇节点和5.6级螺栓连接的试验节点进行了数值模拟。结果表明:基于5.6级和8.8级螺栓连接的半刚性梁柱节点均具有良好的抗震性能和耗能能力,2组梁柱节点构件的刚度均随着位移等级的增加而逐渐降低,与5.6级螺栓连接的节点相比,8.8级螺栓连接的节点刚度退化速率较快,且正向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的85.42%,负向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的83.68%; 有限元模拟结果具有较高的准确性,能够很好地反映节点构件的抗震性能; 与现浇节点对比发现,现浇节点在耗能能力方面比试验节点好,但试验节点的极限承载力要优于现浇节点; 所得结论可为装配式半刚性梁柱结构的抗震设计提供依据,为新型装配式梁柱节点构件的发展及应用提供参考。     

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构性能研究

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用更加经济的半刚性节点提供了可能。为研究不同梁柱连接刚度对双体系结构抗震性能的影响,完成了3个单跨两层不同梁柱连接刚度试件的水平低周往复加载试验研究,系统分析了三者的整体性能和破坏模态,拟从承载力、刚度、延性、耗能、整体性能和节点性能六个方面对双体系的节点刚度与墙体的匹配效果进行评价。结果表明:在半刚性框架内设置钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力与侧向刚度;结构具有理想的屈服顺序,内填板在加载初期非常有效。屈服区域延伸至整个墙体时,附加荷载将基本上由边缘构件承担,试件破坏主要由内填板的屈服和框架柱的弯扭失稳控制;节点刚度退化小,且内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,梁柱连接形式对试件的抗侧刚度和整体强度的影响不大,降低连接刚度有利于提高试件延性和耗能能力。     

有侧移半刚性连接钢框架柱的计算长度系数

利用三层柱的框架结构计算模型,引入梁柱线刚度比修正系数,采用螺旋弹簧模拟横梁对柱子的约束弯矩及节点连接的半刚性,考虑连接的非线性弯矩—转角关系,建立梁柱有侧移半刚性连接转角位移方程,推导了有侧移半刚性钢框架柱计算长度系数的公式,本文推导的半刚性连接柱的计算长度系数公式与《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的刚性钢框架柱的计算长度系数形式相同。研究结果表明:有侧移半刚性连接钢框架柱的计算长度系数比刚性连接的钢框架柱的计算长度系数增大6%~14%左右,故在半刚性连接的钢框架柱的稳定和分析中,应考虑梁柱节点的半刚性连接对钢框架稳定性产生的影响。本文引入的梁柱线刚度比修正系数物理意义明确,计算方法简捷方便,便于工程推广。     

顶底角钢半刚性连接钢框架柱计算长度系数研究

柱计算长度法是钢框架稳定设计的常用方法,顶底角钢连接梁柱节点是一种典型的半刚性梁柱节点。采用抗弯弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性,考虑梁柱间的相对转角关系,通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,得到顶底角钢半刚接钢框架柱计算长度系数的修正公式。     

柱与柱法兰连接对多高层钢框架结构性能影响研究

为了研究装配式钢框架结构柱与柱螺栓连接半刚性节点对纯框架整体结构的影响,采用ANSYS有限元分析软件,对8层2跨钢框架整体结构进行了分析,研究了柱与柱半刚性连接钢框架在风荷载作用下的弹塑性性能,得到半刚性柱与柱连接节点对整体结构力学性能的影响规律。由于柱与柱半刚性连接节点的存在,钢框架在变形性能比刚性连接钢框架有一定提高,同时其侧向位移有所增大。对于柱与柱半刚性连接钢框架,由于柱与柱连接节点的柔性影响,会增大整体框架的梁端弯矩。     

顶底角钢连接对框架柱计算长度的影响

柱计算长度法是钢框架稳定设计的常用方法,顶底角钢连接梁柱节点是一种典型的半刚性梁柱节点。采用抗弯弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性,考虑了梁柱间的相对转角关系,通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,得到顶底角钢半刚接形式对钢框架柱计算长度系数的影响。     

高层装配式斜支撑钢框架结构设计研究

针对远大S30工程的高层装配式斜支撑钢框架结构体系,分别采用振型分解反应谱法和线性时程分析法对整体结构进行有限元分析,得到了结构在多遇地震作用下的内力和位移响应。进行了结构整体的弹性设计,总结了该结构体系的设计方法。按规范对柱与柱座法兰连接的承载力进行了计算,并通过有限元分析和试验研究进行了节点强度和刚度的分析与验证。对梁柱节点进行了试验,研究其刚度变化规律,提出了采用弹簧单元在整体结构中建立节点简化分析模型的方法。研究结果表明：该体系中轻型钢楼梯对整体刚度的影响可以忽略,计算时可不建模分析;结构抗震性能满足现行规范要求,结构侧向变形曲线介于框架结构和剪力墙结构变形曲线之间;斜支撑降低了节点区的应力,增大了结构体系刚度,起到了减小柱计算长度、增强梁柱节点和柱与柱座连接的作用;柱与柱座法兰连接设计既满足设计强度要求,又实现了柱的刚性连接,保证了柱承载力和刚度的连续性。     

两层钢管混凝土柱与组合梁单边螺栓端板连接框架拟动力试验研究

为揭示半刚性钢管混凝土组合框架在地震作用下的动力特性和破坏形式,对2榀两层单跨钢管混凝土柱与 组合梁单边螺栓端板连接组合框架进行拟动力试验研究。该试件的梁柱连接节点形式为平齐端板或外伸端板连接 ,组合楼板采用钢筋桁架楼承板,试验影响参数为柱截面类型和端板类型。研究了El-Centro地震波作用下结构 的加速度反应和位移响应,分析了滞回性能、刚度、延性和耗能能力等,评价了梁柱半刚性连接和楼板组合效应 对组合框架结构整体性能的影响。试验表明：半刚性钢管混凝土组合框架具有良好的抗震性能和耗能特性。在柱 截面宽度和含钢率相同条件下,采用单边高强螺栓端板连接方式,圆钢管混凝土组合框架的最大位移响应和累积 耗能比方钢管混凝土组合框架大;方钢管混凝土组合框架的水平承载力和初始刚度优于圆钢管混凝土组合框架。 研究成果将为我国装配式组合结构设计理论与应用提供科学依据。     

钢结构半刚性端板连接梁柱节点抗震性能分析

为了研究多层钢框架半刚性梁柱端板连接的抗震性能,利用大型有限元软件ANSYS,在验证有限元程序有效性的基础上,考虑几何非线性、材料非线性和状态非线性对两组不同构造的端板连接进行了单调和循环荷载作用下的有限元计算,分析了端板高度、螺栓排列、螺栓直径等因素对梁柱节点滞回性能的影响及节点承载力、初始转动刚度、极限转动能力、耗能能力和延性的影响。有限元计算结果表明,设计合理的两端外伸式半刚性端板连接具有良好的延性和耗能能力,可以应用于多层抗震钢框架中。     

斜撑对装配式钢框架梁柱拼接节点抗震性能影响研究

针对装配式钢框架带柱座梁柱拼接节点连接受力复杂、强度和刚度影响因素多等问题,应用非线性有限元软件ANSYS对带斜撑和无斜撑的两种节点进行数值模拟,研究斜撑对装配式钢框架梁柱节点的滞回性能、极限承载力、延性系数、破坏模式等抗震性能的影响。结果表明:斜撑的设置,可较大幅度地提高节点的刚度和承载力,对于螺栓型连接的梁柱节点,斜撑的设置使其承载力提高3倍多,焊接节点的承载力提高约50%,延性系数提高约70%;且有效地转移了塑性铰,使节点破坏位置位于斜撑之外的桁架梁上,起到保护节点的作用,符合"强节点,弱构件"的设计要求。同时反复荷载作用下的滞回曲线更加饱满,具有更好的抗震性能。     

不同方式连接下钢柱-一体式预制混凝土墙组合构件抗震性能试验研究

钢框架与内部混凝土墙形成的组合构件具有优越的抗震性能。为进一步分析钢柱-一体式预制混凝土墙不同方式连接（梁柱刚接与柱边焊接、梁柱刚接与柱边不焊、梁柱铰接与柱边焊接、梁柱铰接与柱边不焊）时的抗震性能,分别对4个不同连接形式的钢柱-一体式预制混凝土墙的1/2缩尺模型进行了低周往复加载试验。得到了该类构件的滞回曲线及骨架曲线,并通过分析各构件的试验现象、承载力、刚度、耗能能力、延性及应变和变形,得出了不同连接形式对该类构件抗震性能及受力机理的影响。试验结果表明：钢柱 一体式预制混凝土墙体呈现三道防线特征,其中混凝土墙板为第一道防线,内斜撑为第二道防线,边框为第三道防线。柱边焊接对构件的承载力、刚度及边框与内墙组合作用的影响最为明显;内支撑对构件的刚度贡献最为显著且对边框与内部墙板组合作用的发挥具有关键作用。节点铰接且柱边不焊的构件位移延性系数可达2.83,可按1/20作为其弹塑性最大层间位移角限值,其他连接方式的构件位移延性系数在1.22～1.53之间,建议按1/100作为其弹塑性层间位移角限值。按位移控制进行设计的结构推荐采用节点铰接且柱边不焊的构件,而按承载力控制进行设计的结构推荐采用节点刚接且柱边焊接的构件。     

内填再生混凝土墙的柔性钢框架结构抗震性能试验研究

将再生粗骨料轻质墙板内填至柔性钢框架结构中,通过对4榀单层单跨1∶3缩尺试件的拟静力试验,分析了结构的破坏模式、承载力、延性及耗能能力,研究了节点刚度对结构性能的影响及再生混凝土墙板作为主要抗侧力构件的可行性,并对结构的内力分配进行了分析。研究结果表明：再生混凝土墙板在增加结构承载力和刚度的同时,能缓解梁柱节点的转动变形,改善节点受力;内置墙板后,结构的承载力提高140%,初始刚度提高330%~360%,位移延性系数为2.44～3.28,层间位移角为0.02rad时,承载力退化系数仍大于0.8,表明该结构具有较高的安全储备;同时,内填取代率100%再生骨料墙板的试件比普通混凝土墙板试件屈服荷载提高22%,而峰值荷载基本一致,表明墙板与柔性钢框架组合后结构的整体性能退化较小,可以作为主要抗侧力构件使用;结构中内填墙板承担的水平剪力较多时,钢框架承担的倾覆弯矩较少。     

钢板攻丝高强螺栓连接钢框架节点力学性能试验研究

对采用钢板攻丝高强螺栓连接的钢框架节点分别进行了高强螺栓拉伸及剪切试验、钢柱法兰连接节点静力及拟静力试验、梁柱半刚性连接静力试验.基于试验数据对节点连接的承载能力、失效模式以及刚度特征等关键问题进行了分析.研究结果表明:由自攻螺纹钢板及高强螺栓构成的连接形式具有良好的抗拉、抗剪性能,以螺杆断裂为最终破坏模式;钢柱法兰连...     

基于干式节点连接的装配式混凝土框架结构抗震性能评估

对于装配式混凝土框架结构,确保梁柱节点具有足够的刚度和强度对于结构的抗震安全十分重要。提出一种干式梁柱节点连接方式,同时对采用该节点的装配式混凝土框架结构整体进行了抗震性能分析。分析结果表明:采用的混凝土梁柱干式连接节点的滞回性能与现浇节点的滞回性能几乎一致,满足“等同现浇”的要求;采用干式梁柱连接节点的装配式混凝土框架结构的抗震性能良好,干式连接对结构整体抗震承载力和延性的削弱程度有限。     

巨型框架中主框架梁柱连接形式对结构受力性能的影响

随着钢管混凝土组合截面日愈增多地应用于巨型框架中,主框架梁柱的连接形式分为焊接刚性连接、螺栓铰接与半刚性连接。以一4跨24层巨型框架结构为例,采用通用有限元软件MIDAS,对比分析了巨型框架结构的自振周期、位移与弯矩等受力特征值;探讨了主框架梁柱布置对巨型框架受力性能的影响,提出了合理化建议以指导工程实践。     

新型装配式钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框撑体系振动台试验研究

结合装配式建筑和钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁组合框架结构的优点,提出新型装配式方钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁组合框撑体系。为研究该类新型体系的整体抗震性能,设计制作了缩尺比为1/3的6层整体模型,对该模型输入了《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)所建议的多种烈度下的地震激励,获得了其在相应地震激励作用下的结构响应及破坏形态,分析研究了其整体抗震性能、结构失效路径以及连接节点的可靠性。研究表明：①该类结构体系具有“强钢管混凝土柱-弱钢筋混凝土梁”及“强节点-弱构件”的理想失效路径;②梁的破坏点位于工字型钢接头梁段与钢筋混凝土梁段交界位置,距梁柱节点核心区域有一定距离,从而保证了节点核心区域的完整性;③结构部分楼层在强震下会因斜撑失效而形成薄弱层,造成结构响应的放大。     

薄柔钢框架节点区刚性试验研究

对薄柔钢框架中的延伸端板式梁柱节点进行了试验。将节点置于足尺薄柔钢框架中进行加载测试,使节点的边界条件和受力状态符合实际结构状况。从结构刚度和节点区变形两方面对节点抗弯刚度和节点域剪切刚度进行了分析,结果表明薄柔钢框架中的端板式节点在一定条件下可以满足刚性连接的要求。     

纯剪荷载作用下帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板墙元的抗震性能试验研究

提出了一种帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构抗侧力体系。为了研究该帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构的抗震性能,剥离了钢板剪力墙结构抗侧力体系中梁柱框架刚接对体系抗侧力的贡献,从钢板剪力墙中提取出“墙元”,并保证其为纯剪受力状态,设计了5个帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙墙元试件,对其进行往复剪切荷载下的拟静力试验。结果表明：帽型冷弯薄壁型钢屈曲约束钢板剪力墙结构承载能力稳定,位移延性系数达到7以上,极限位移角达0.03rad,塑性变形能力较强;帽型冷弯薄壁型钢可以阻断内嵌钢板斜向通长拉力带,使钢板约束覆盖区域处于平面剪切受力变形状态,从而提升结构承载力、刚度和耗能能力,充分发挥钢板的材料性能;外贴OSB装饰板材可以满足建筑功能的适用性,同时强化了整体结构的抗震性能。