钢梁和箱型柱间翼缘板连接件的抗震性能

对钢梁和焊接箱型柱间的翼缘板连接件的滞回性能进行分析和试验研究。对3个足尺试件模型进行试验,从而评估翼缘板长度和板-翼缘角几何焊接对翼缘板连接件地震响应的影响。试验所用的翼缘板连接件符合AISC中对于特殊抗弯框架的抗震要求。因此,使用试验结果验证ABAQUS软件建立的有限元模型,此模型可用于对试件模型性能的进一步探讨。     

钢管混凝土柱螺栓连接钢梁节点的抗震性能分析

为了改进施工过程,同时确保房屋的抗震性能,提出了一种新型的连接类型,用于钢管混凝土柱和钢梁的连接处设计。该连接具有外伸端板的特性,出厂前与钢梁焊接在一起,然后在现场用高强钢将其与钢管混凝土柱螺栓连接。对这种螺栓连接端板节点的抗震性能进行试验研究,并通过对3个足尺节点模型进行试验,评估了混凝土楼板和削弱型梁截面对其的影响。试验结果表明:楼板对节点强度的作用显著,削弱型梁截面能有效地将屈曲区域转移到远离焊接点的位置。同时,螺栓连接端板节点的分析模型也采用OPENSEES1.7.3模拟了试验结果。     

火灾下螺栓连接蜂窝梁孔间腹板屈曲性能分析

采用有限元方法研究了火灾下螺栓连接蜂窝梁的屈曲性能,并与传统焊接蜂窝梁进行了比较,分析了不同连接方式对蜂窝梁孔间腹板的屈曲模式和屈曲温度的影响。除焊接连接蜂窝梁外,还对上、下两T形部分采用螺栓搭接连接、借助单侧拼接板对接连接和借助双侧拼接板对接连接的蜂窝梁进行了研究。对焊接连接蜂窝梁和螺栓连接蜂窝梁,均假设腹板孔间温度均匀分布。分析结果表明:在相同截面尺寸情况下,螺栓连接蜂窝梁几乎具有与传统焊接蜂窝梁相同的抗火性能;借助单侧拼接板和借助双侧拼接板对接连接的蜂窝梁的屈曲温度略大于传统焊接蜂窝梁的屈曲温度;而采用螺栓搭接连接蜂窝梁孔间腹板的屈曲温度稍低于焊接连接蜂窝梁的屈曲温度。     

削切钢盖板梁柱接头设计与耐震行为

本研究的目的为提出新式的梁柱接头以避免在工地现场进行梁柱接头全渗透焊接,同时亦控制塑性变形发生在一简单、可修复的装置(削切盖板)而非钢梁。削切盖板(RFP)以焊接或栓接方式固定于钢管混凝土(CFT)柱,以螺栓或填角焊与梁翼板接合,四组全尺寸削切盖板梁柱接头试体试验结果显示:(1)削切盖板梁柱接头在反复载重作用下均可超越0.04弧度的位移角,而使梁的塑性弯矩强度得以发挥;(2)塑性变形发生在削切盖板而非钢梁上,进而避免钢梁的挫屈;(3)利用有限元素分析程序ABAQUS可预测试体接头的反复载重行为,并证明削切盖板梁柱接头的弹性挠曲劲度与盖板梁柱接头相似,满足刚性接头的劲度要求;(4)削切盖板的非弹性挫屈强度可藉由本研究提出的非线性回归分析模型预测。     

半刚性梁柱抗弯钢节点的防火性能

采用ANSYS对由H型梁和H型柱组成的半刚性抗弯钢节点的防火性能进行了研究。通过在台湾地区建筑与房屋研究中心(ABRI)的防火试验中心进行的足尺寸防火试验证实了数值模型的有效性,而且该模型的计算结果与试验结果一致。数值分析结果显示:除材料特性和连接的几何形状之外,作用力矩对抗弯钢节点刚度有很大影响。     

端板螺栓连接的初始刚度

采用组件法推导了端板螺栓连接初始刚度的计算方法.对螺栓预拉的情况,柱翼缘和端板的初始刚度采用跨中作用一集中力的两端固接梁模型来计算.通过与已有试验数据的对比验证了文中公式的可行性与有效性.     

不锈钢螺栓连接节点的破坏研究

尽管不锈钢与碳素钢的机械性能有显著的不同,但是现有规范关于不锈钢连接节点的设计规定都基于碳素钢的设计准则。对于不锈钢螺栓连接节点的设计抗力,EN1993-1-4和SCI/EuroInox(美国《科学引文索引》/欧洲不锈钢协会)的不锈钢设计手册基于EN1993-1-8和EN1993-1-3作了一些小修改。研究了厚板和薄板的不锈钢螺栓连接节点的承载性能。提出了一个奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢试件的数值分析模型,并证明其正确性。将该模型用于螺栓节点承载力的参数分析,可研究主要变量对其影响。这些参数包括螺栓边距e2,端距e1和板厚t。结果表明,不锈钢螺栓节点的变形性能与碳钢节点存在某种程度的不同。数值模型中最初出现裂纹的部位与试验中观察到的不锈钢节点和碳素钢节点相符,这种相符性被作为定义一种强度失效准则的基础。以参数分析结果为基础的不锈钢螺栓连接节点承载能力极限状态和正常使用极限状态设计法则比现行的EC3法则更加经济和简捷。     

顶底角钢螺栓节点有限元分析

对顶底角钢梁柱半刚性连接进行了精细的三维有限元分析,得出了此类连接节点在单向荷载作用下的应力发展状况、应力分布以及破坏形式,同时对有限元分析结果与试验结果做出了比较,得到了一些有价值的结论。     

火灾下采用榫钉和螺栓连接的钢木连接件的性能

重点研究火灾时平行于晶粒的拉伸荷载作用下钢木连接件扣件间的荷载分布。给出各种几何布置的不同类型连接件的试验结果。研究扣件类型(螺栓、榫钉)对连接件热力学性质的影响。采用经过试验验证的3D有限元模型,温度和失效时间的有限元分析结果与试验结果相一致。金属扣件的类型对连接件的热力学性质起着决定性的作用。研究中采用的连接件,每行扣件均使用1个螺栓,以确保其能够与安装构件分隔开来。螺栓的存在极大地影响了火灾下连接件的性能。研究了仅使用榫钉或改变螺栓位置的各种几何布置的连接件。通过改变特定连接件的一些几何特性,提出新的分析方法。数值试验设计能够用于计算连接件的破坏时间。     

螺栓连接的冷成型钢结构的结构性能

本文介绍了一系列螺栓连接的冷成型钢结构的结构性能的试验和理论研究。首先,研究了搭接剪切试验中冷成型钢条之间螺栓连接的基本变形特性,并采用了包含实体单元和接触单元的高等有限元建模作为对比。其次,介绍了带有螺栓抗弯连接的搭接Z型截面的结构性能,对搭接Z型截面的强度和刚度做了解析方法和数值方法的评估。最后,采用数值方法对双跨搭接Z型檩条的结构性能进行了研究,考察了跨越内部支座的搭接Z型截面对于沿檩条构件内力分布的影响。本文意在提供分析和设计方法,以便于结构工程师理解,使他们能够设计和建造出结构性能更好的冷成型钢结构房屋。     

Effect of Location of Restraint on Fire Response of Steel Beams

Restrained steel beams, when exposed to fire, develop significant restraint forces and often behave as beam-columns. The response of such restrained steel beams under fire depends on many factors including: fire scenario, beam slenderness ratio, location of axial restraint at the supports, and high-temperature properties of steel. A set of numerical studies, using finite element computer program ANSYS, is carried out to study the fire response of steel beam-columns under realistic fire and restraint scenarios. Results from the parametric studies indicate that fire scenario, beam slenderness, location of axial restraint and high-temperature creep have significant influence on the behavior of restrained beams under fire conditions. Severe fires produce high axial forces at early stages of fire exposure; whereas in moderate fires, significant axial force develops only at later stages of fire exposure. Axial restraint enhances the fire resistance due to the development of tensile catenary action in restrained beams. Furthermore, restrained beams with low slenderness ratio exhibit better fire performance when the axial restraint at the support is located at the bottom flange.     

影响栓接双角钢节点抗火性能的临界因素

双角钢节点经常用于钢框架结构中,当火灾发生时,这些节点在结构构件间的荷载传递上起着至关重要的作用。对火灾下螺栓连接双角钢节点的响应还缺乏了解。采用有限元程序ANSYS,对栓接双角钢节点的抗火性能进行数值研究。分析中,考虑了材料和几何非线性,钢材的高温特性和非线性接触交互作用。通过与其他文献的试验结果进行对比,对该模型进行验证,并通过参数研究量化临界因素对螺栓双角节点的影响。结果表明:螺栓孔的大小、边距、热梯度和梁腹板的细长度对栓接双角钢节点的抗火性能影响很大。     

组装式钢货架螺栓连接梁柱节点试验

为了研究组装式钢货架中螺栓连接梁柱节点的刚度、承载力和耗能性能,进行了节点单调加载和反复加载试验。结果表明:改变横梁与连接板的相对位置对梁柱节点的初始刚度、极限承载力和变形特征均有影响;当横梁位于连接板上侧时,节点中承受向上拉力的一侧连接板被螺栓撕裂,此种节点的初始刚度和极限承载力最小;横梁焊接在连接板中下部的2种节点在横梁产生较大转角(超过0.18rad)后,承载力并没有下降;在单调加载试验中,由于螺栓与螺栓孔壁之间存在着间隙,螺栓会发生滑移,使试件的弯矩-转角曲线出现转折;反复加载试验得到的节点荷载-转角滞回曲线呈Z形,每个加载级的节点能量耗散系数与割线刚度随着加载循环次数的增加而减小。     

外伸端板连接节点撬力分布研究

撬力是外伸端板连接节点存在的不可忽略的影响因素,其大小和分布与连接节点外伸端板和螺栓的刚度、螺栓布置等因素有关,很难准确地量测。通过变化端距、栓距和端板厚度等建立了一系列有限元模型,对外伸端板连接节点撬力分布进行了分析研究。根据计算结果拟合了撬力分布模型,并提出撬力合力作用位置计算公式。分析了端板构造变化对撬力的影响,给出了端板构造设计建议。结果表明,撬力是分布在端板外伸部分的不均匀的面荷载,提出的撬力分布模型与有限元结果吻合良好。给出的撬力合力作用位置计算公式可反映不同构造形式对撬力作用位置的影响,使得设计更加精确。给出的端板构造设计建议可有效地减小撬力影响。研究结果可为工程设计提供参考。     

方钢管混凝土柱穿芯螺栓—端板节点抗震性能试验研究

对三个穿芯螺栓-端板连接节点进行了伪静力试验研究,研究了不同轴压比时节点的滞回性能、强度和刚度退化、延性、耗能性能及破坏特征.结果表明,试件的层间位移延性系数为2.38～2.45,弹性及弹塑性层间位移角分别为0.0140～0.0158rad、0.0341～0.0377rad,能量耗散系数为2.567～3.820.所有节点试件均为梁端形成塑性铰而破坏,节点具有较好的强度、刚度、延性和耗能能力.提出了相关的设计及研究建议.     

下栓上焊梁柱连接节点纯弯试验研究与有限元分析

为研究下栓上焊连接节点在纯弯荷载作用下的受力性能、典型破坏特征、纯弯承载力的计算方法,设计并制作了4个足尺试件,采用三等分点加载方式,利用分配梁制造纯弯段进行纯弯试验.采用ABAQUS有限元软件建模分析,并将有限元结果与试验结果对比验证.分别考虑下翼缘螺栓未发生滑移与发生滑移两种情况,并提出纯弯承载力计算公式.试验和有...     

钢梁翼缘开孔补强技术试验研究

为验证钢梁翼缘开孔后按照等强设计方法进行的补强措施的合理性,在进行的15根梁跨度1/3点静力加载梁试件中,本文选取一根完整试件和一根跨中开三个孔并进行补强的试件梁进行比较分析,开孔孔径为40mm,补强板尺寸240mm×145mm×10mm.试验结果表明:开孔补强试件的极限承载力大于完整试件2.46％,屈服荷载前者小于后者2.1％,两试件荷载一位移曲线贴合比较好,充分说明补强措施的合理性,可以为工程应用提供参考.     

螺栓T型连接部分约束钢框架的非比例倒塌性能分析

现行设计规范规程要求对某些特定建筑物进行非比例倒塌性能分析。该分析采用一种使承重单元退出工作的分析方法实现。然而最近的研究集中在刚性连接节点钢框架的强度及其在承重单元局部破坏下维持整体性的能力,很少有对部分约束弱连接节点钢框架强度的研究。通过螺栓T型连接结构承重柱的破坏分析,研究部分约束钢框架的性能。提出了一个螺栓T型连接的宏模型,该模型用于非线性分析,并用试验结果对模型分析结果进行验证。将宏模型用于非线性有限元模型的建立,评估部分约束框架性能。研究了2个T型连接,其中一个试件的梁弯矩能力达到承载能力。研究目的是模拟不同跨度的典型办公楼楼层。结果表明:强连接的框架在底层柱破坏后还能维持整体性不至于倒塌,而弱连接的强度则不如强连接的。     

不锈钢节点板连接件数值分析

尽管不锈钢和碳素钢的力学性能有本质区别,然而,现行规范规定不锈钢连接设计时仍基本遵循碳素钢的设计准则,仅在此基础上稍作修改。对于常见的角钢单肢与加固板连接的情况,EN1993-1-4以及SCI/欧盟不锈钢设计手册对不锈钢的设计规定,直接采用了EN1993-1-8对碳素钢净截面承载力的设计规定,且未作任何修改。对单肢与加固板采用单排螺栓连接的L型不锈钢的净截面承载力进行了研究。建立奥氏体不锈钢的数值模型,并利用现有的试验结果对其进行了验证。这些模型随后用于进行参数研究。最后,基于研究结果对L型不锈钢净截面承载力的设计方程进行了修正,并通过统计分析验证了该方程可靠性。     

螺栓连接冷弯型钢抗弯节点的循环特性:包括滑移在内的有限元模拟

使用有限元程序模拟螺栓连接冷弯型钢抗弯节点的弯矩-转角滞回性能和失效变形。在模拟螺栓连接的响应系数时遇到的最主要问题即是滑移的存在。对在循环荷载下的6个装配冷弯型钢弯曲梁、一个支撑柱和一个贯穿板的梁柱进行试验。连接件的弯矩-转角性能由弯曲梁或连接件的滑动螺栓所控制。提出的有限元模型包含梁的几何缺陷、由拉伸试验所得出的材料特性和两种性能的滑移螺栓。修正后的有限元模型可以更准确地预测梁的受抗弯性能影响的连接件其弯矩-转角的滞回性能。一个简化的循环滑移模型可在一个已降低的滑动阻力下进行滑移,并能较好地模拟受滑移螺栓支配的连接件的滞回性能。可使用修正后的有限元模型模拟预测出连接件的失效模式,且与试验数据吻合较好。