型钢螺栓连接装配式半刚性梁柱节点弯矩与转角关系研究

现阶段,新型装配式混凝土梁柱节点的设计与其力学抗震性能的研究是预制装配式混凝土结构的研究热点,但关于预制装配式混凝土梁柱节点的半刚性力学性能研究较少。基于有限元软件ABAQUS对型钢螺栓连接梁柱节点及设计12个可能影响节点弯矩-转角曲线因素的试件进行有限元分析,得到节点与试件的弯矩-转角曲线,通过曲线进一步分析节点的半刚性系数与其他半刚性力学性能。     

梁柱连接组合节点弯矩-转角关系研究

梁柱连接组合节点传递着梁柱之间的弯矩和剪力,是钢框架中的重要组成部分,也是钢框架设计中的关键部位之一。弯矩-转角关系是梁柱连接组合节点的主要力学性能,它反映着节点的初始刚度、抗弯承载力和转动能力,直接影响着钢框架体系的变形、极限承载力与整体性能。梁柱连接组合节点连接方式多样、构造形式种类繁多、几何参数多变、各组件受力状态与性能复杂等特性决定了弯矩-转角曲线是非线性的。而弯矩-转角曲线的非线性造成其难以拟合和预测。目前,半刚性连接组合节点的试验与理论研究有了较大的进展。本文归纳和总结了国内外梁柱半刚性连接组合节点弯矩-转角关系研究,包括试验研究和理论模型,并指出了今后需要进一步研究的重点与方向。     

钢框架梁柱T型钢半刚性连接节点的性能研究

对实际工程中所采用的T型钢半刚性连接节点性能进行了研究,采用通用的有限元程序ANSYS对节点性能进行了非线性有限元分析,讨论了节点各组成要素对节点性能的影响。结果表明:柱翼缘厚度、T型钢翼缘厚度和连接螺栓竖向间距对节点性能影响较大,而柱腹板、T型钢腹板以及连接螺栓水平方向间距对节点性能影响较小,节点破坏主要由柱翼缘和T型钢翼缘控制。研究表明,T型钢梁柱连接节点属于半刚性连接节点,节点的半刚性对钢框架性能影响非常大,设计中不容忽视。     

半刚性梁柱节点性能探讨

在多、高层钢结构中梁柱节点是保证结构整体受力性能的重要部位,刚性连接受力性能好,但施工难度大;铰支连接构造简单,但刚度和耗能性能差,对结构抗震不利;半刚性连接兼有两者的优点,在钢框架中应用会取得较好的综合经济效益,文中对半刚性连接的梁柱节点性能进行研究,供设计人员参考。     

钢结构半刚性端板连接弯矩-转角曲线简化计算方法

结合已有研究成果及国外规范的建议,对应用于多层钢框架中的半刚性端板连接梁柱节点提出了标准构造建议,并针对此类端板连接提出了相应的弯矩—转角(M-φ)曲线形式及简化计算方法。通过将计算结果与相关试验结果对比,证明了该方法能够较好地计算端板连接的弯矩—转角(M-φ)全曲线,特别是能够非常准确地计算端板连接在节点弯矩小于节点抗弯承载力设计值时的节点转角,从而能够很好地满足结构设计的要求;且该方法计算过程简单,可操作性较强,方便实际应用,为我国钢结构设计规范关于半刚性端板连接的设计计算方法提供了有益补充。     

高强螺栓端板连接节点的弯矩-转角关系研究

介绍了三种半刚性连接弯矩-转角关系曲线数学表达式，阐明了实用的三折线表达式用以描述高强螺栓端板连接的弯矩-转角关系，通过对比分析证明了该三折线表达式做出的曲线可以比较准确地预测高强螺栓端板连接节点的弯矩-转角变化趋势，为相关节点设计提供了有益参考。     

T型钢半刚性连接节点的承载力分析

T型钢半刚性连接节点是一种组合节点,其承载力和初始刚度受到多种因素的影响。根据节点的传力特点,介绍了该类型连接节点承载力的计算方法,通过对节点各组成部分的强度计算,由其中的最小值来决定节点的承载力大小。在此基础上,提出了节点初始刚度的计算方法,采用小变形叠加原理,由节点的初始转角求出节点的初始刚度,并采用已有的三参数模型,对节点的弯矩-转角关系进行了模拟,同时对大量节点模型进行了计算,并与有限元计算结果做了比较。结果表明:该计算方法可靠,可用于结构的初步设计。     

梁柱连接组合节点弯矩-转角（M-Ф））关系研究综述

本文对近年来国内外关于梁柱连接组合节点弯矩一转角关系（M-Ф）的研究作了较为完整的综述，详细总结了国内外研究人员开展试验研究和理论研究的成果，并指出了进一步研究的重点与方向。     

加劲外伸端板连接的弯矩-转角性能分析

提出新的理论模型,用于评估加劲外伸钢梁-柱端板连接的弯矩-转角(M)关系。根据对端板连接转动的定义,将端板连接分解为多个组成部分,包括面板区、螺钉、端板和柱翼缘。并对各个组成部分完整的加载-变形过程进行了分析。最后通过整合各个部分的反应得出整个连接件的加载-变形过程。此外,通过5个节点试验验证这个分析模型。对计算与试验结果比较可以得出,该分析模型可以准确评估端板连接的转动能力、弯矩-转角曲线和初始转动刚度。而且,它还可以分析对节点转动变形起作用的其他因素,如面板区的剪切变形、螺钉的拉长、端板和柱翼缘的弯曲变形等。该分析模型同时提供弯矩-剪切转角(Ms)和弯矩-缝隙转角(Mcp)曲线,这些曲线为详细分析端板连接的转动性能提供了可靠的基础。     

波折腹板钢梁柱弱轴半刚性连接性能研究

为研究波折腹板钢梁柱弱轴半刚性连接的性能,采用有限元软件ANSYS建立三维实体有限元模型,对连接进行加载模拟,得到弯矩-转角曲线、最大荷载时的节点区位移和von Mises应力云图、端板及节点附近柱腹板应变和变形,分析连接的受力性能。讨论了梁腹板高度、端板厚度和螺栓直径对弯矩-转角曲线的影响。研究结果表明:与梁受拉翼缘连接处的端板及与节点区域柱上加劲肋附近的腹板变形是梁柱产生相对转动的主要因素;梁腹板高度对连接的初始转动刚度及抗弯承载力有显著的影响;当板厚度与螺栓直径较小时,端板厚度与螺栓直径的变化对节点连接性能有较大的影响;随着外荷载的增加,弯矩-转角曲线由线性特征转为非线性。     

钢梁柱半刚性节点顶底角钢弱轴连接的有限元分析

空间钢框架结构的高等分析必须考虑梁柱弱轴连接的抗弯特性。为研究钢梁柱节点弱轴连接的弯矩-转角性能,进行3个顶底角钢弱轴连接大尺寸试件的单调加载试验,并建立有限元分析模型,有限元分析考虑几何大变形、材料非线性和接触非线性。为与试验结果对比,有限元分析采用的构件几何尺寸、材料特性、摩擦系数等参数和加载过程均与试验相同,对比显示有限元分析结果和试验结果吻合较好。这进一步明确了顶底角钢弱轴连接的应力分布、塑性发展、变形特点、接触摩擦状态和破坏模式。研究表明:顶底角钢弱轴连接具备一定的弯矩承载能力和良好的转动变形能力,顶角钢可以形成3个塑性铰机构;角钢弱轴连接与角钢强轴连接不同的是,柱腹板过于薄弱可以改变弱轴连接的变形模式;顶底角钢弱轴连接在使用荷载作用下接触状态稳定。     

空间梁柱半刚性节点弱轴连接的循环荷载试验

介绍了两种三维空间半刚性节点弱轴梁在循环荷载作用下的滞回性能试验过程与结果,分析了边柱和角柱弱轴顶底角钢连接的滞回性能、延性特征,另外考察在空间荷载的作用下弱轴和强轴的相互影响,为三维空间高级分析理论提供试验依据。     

半刚性连接节点模拟

介绍了半刚性节点连接形式和受力特性,探讨了线性模型、多项式模型、B样条模型、幂函数模型及指数函数模型等半刚性连接模型的模拟公式,提出了各公式的适用范围及优缺点,指出应根据不同的条件选用不同的公式进行计算,以便真实反映节点的实际受力性能。     

弱轴半刚性角钢连接节点的伪静力试验研究

目前关于半刚性连接性能的分析主要集中在梁与柱强轴连接上,而对于梁与柱弱轴连接的研究并不多。通过顶底角钢与H型钢柱弱轴连接节点的伪静力试验,分析了两种弱轴顶底角钢连接节点在循环荷载作用下的受力性能和破坏机理。研究结果表明,该连接节点是典型的半刚性连接节点,具有明显的非线性性质,在地震荷裁作用下具有稳定的滞回性能和良好的耗能性能。     

T形钢连接半刚性梁柱节点受力性能研究

轻钢结构施工速度快,适用于办公楼、仓库、体育场馆及低、多层住宅建筑等,但其节点区受力复杂、影响因素多、节点设计和相关规范不够完善。为分析螺钉个数、间距、直径等因素对T形钢连接的梁柱半刚性节点区受力性能的影响,得到节点的弯矩-转角曲线模型,对该类梁柱节点进行静力试验研究;采用ABAQUS有限元分析软件对其受力性能进行模拟,验证模型的有效性,在此基础上进行参数分析,建立梁柱节点的弯矩-转角数学表达式。结果表明：节点的破坏模式均为自攻螺钉被剪断; 随着自攻螺钉个数、间距、直径的增加,其极限弯矩和初始转动刚度逐渐增大,其中螺钉个数影响最大;通过回归分析建立的梁柱节点弯矩-转角表达式偏于安全,可供后续设计参考。     

Performance study on T-stub connected semi-rigid joint between rectangular tubular columns and H-shaped steel beams

This paper investigates the performance of T-stub connected semi-rigid joint of rectangular tubular columns and H-shaped steel beams. The finite element analysis software ABAQUS is used to analyze the nonlinear performance of the joint under monotonic loading. Meanwhile, the dimensions of T-stub, column and beam are considered as analytic parameters to discuss the performance of the joint. The analysis shows that the thickness and the length of T-stub webs, the height of beam section, bolt diameter, shear connector and the preloaded force affect the performance of the joint largely, and the thickness of the steel tube, the thickness and length of T-stub flange, bolt spacing have relatively little influences on the performance of the joint. The research results indicate that this joint is semi-rigid joint.     

半刚性连接框架结构变形分析

对半刚性框架进行模拟,研究了梁柱节点转动刚度的变化与半刚性框架位移的关系,以及半刚性连接对不同高度框架变化的影响,为钢结构设计规范考虑半刚性连接的要求提供了相关资料。     

网架网壳结构半刚性节点试验研究

为研究网架与网壳等空间结构中常用的半刚性Socket节点在纯弯和压弯荷载作用下的受力性能, 完成了3个Socket节点试件在纯弯荷载作用下的试验和6个Socket节点试件在不同比例的压弯荷载作用下的试验,并将节点在纯弯荷载和压弯荷载作用下节点的受弯承载能力进行了比较。在此基础上,提出了节点弯矩 转角曲线的简化模型。研究表明：Socket节点在纯弯荷载和压弯荷载作用下都表现出了较好的弯曲承载力和延性;节点在压弯荷载作用下的初始弯曲刚度和屈服弯矩要高于其在纯弯荷载作用下的初始弯曲刚度和屈服弯矩;节点的初始抗弯刚度随着压弯荷载比例的增大而增大;对于以Socket节点连接的空间结构,采用纯弯荷载作用下得到的节点抗弯刚度计算结构的承载力偏于保守。     

半刚性连接球面网壳结构的动力分析

通过半刚性节点模型,利用有限元方法对球面网壳结构进行动力分析.建立了半刚性情形下单元刚度矩阵.通过求解特征值问题,得到半刚性球面网壳结构自振特性规律,并与理想刚接及理想铰接情形进行了对比.采用时程分析法对球面网壳进行了水平地震作用下的分析计算,比较了半刚性节点模型所得结果与理想刚接及理想铰情形的异同,说明使用半刚性模型进行结构计算分析的合理性.论文结论对网壳结构的工程设计及施工有一定的参考价值.