主次梁螺栓连接节点抗弯性能研究

本文对两个主次梁螺栓连接节点试件进行了抗弯试验,考虑了连接螺栓直径对连接节点性能的影响,分析了连接节点的破坏特点、抗弯承载力和刚度。研究表明,连接节点进入屈服时的弯矩试验值明显小于钢梁边缘屈服的弯矩理论计算值,连接节点的最终破坏模式为主梁加劲板螺栓孔受剪破坏,且减小螺栓直径的规格及相应螺栓孔直径,节点的弹性抗弯刚度提高。根据EC3规范,连接节点的抗弯刚度达不到刚接,在计算中只能视为铰接节点,研究成果将为主次梁螺栓连接节点的设计及施工提供依据。     

主次梁高强螺栓连接节点偏心距取值研究

对于主次梁采用高强螺栓连接的铰接节点,在不考虑主梁扭转影响的情况下,目前对连接螺栓设计时偏心距的取值偏大.通过对该连接节点的理论分析及有限元计算,得到了更为合理的偏心距取值,有效减少了高强螺栓的数量,简化了节点构造,节省了工程造价.同时对该连接节点进行了试验研究,验证了该偏心距取值的合理性,为该类铰接节点的连接螺栓设计提供了依据.     

承载力比值对摩擦型自复位节点抗震性能的影响

钢绞线与高强螺栓连接提供的节点抗弯承载力比值是影响摩擦耗能型梁柱自复位节点抗震性能的重要参数.采用有限元软件ANSYS 10.0,对5个按照不同抗弯承载力比值设计的节点模型进行单调和循环加载模拟,分析该参数对节点抗震性能的影响.研究表明：当高强螺栓连接的抗弯承载力比钢绞线的抗弯承载力略小时,节点的耗能性能最强且具有自复位能力.建议将节点设计弯矩按钢绞线与高强螺栓连接承载力比值分配,分别设计钢绞线与高强螺栓连接.     

超高层建筑施工整体钢平台钢梁螺栓节点刚度影响因素研究

为研究模块化整体钢平台钢梁间连接节点刚度的影响因素,对8个不同构造的主次梁螺栓连接节点进行有限元数值模拟,并通过试验与有限元模拟结果进行对比验证。分析了螺栓规格、节点螺栓数量以及翼缘连接等因素对主次梁螺栓连接节点抗弯刚度的影响。研究结果表明:螺栓孔间隙减小、螺栓个数增加、翼缘连接设置可提高钢平台主次梁螺栓连接节点的抗弯刚度。根据数值模拟结果,对整体钢平台标准化以及主次梁螺栓连接节点构造提出建议。     

H型钢梁与钢管柱平齐端板单向螺栓节点设计

根据《矩形钢管构件自锁式单向高强螺栓连接设计规程》(报批稿)设计了重庆优顺标准厂房矩形钢管柱与H型钢梁平齐式端板单向螺栓节点,验算了各部件抗剪承载力,依据端板破坏原则验算了端板及柱壁厚度,保证了节点的抗弯承载力。计算了节点转动刚度,保证其能承受一定的偶然弯矩或次弯矩。节点ABAQUS模型的有限元与理论计算结果对比表明,对于交错排布的节点,理论结果偏于保守;其他节点的理论结果与有限元结果吻合较好,证明了理论计算方法的正确性。     

悬挑施工平台高强螺栓附墙节点抗剪性能研究

为研究悬挑支撑施工平台体系与剪力墙连接的附墙节点抗剪性能,进行4个高强螺栓附墙节点足尺试件的抗剪性能试验,分析附墙节点的损伤过程、破坏形态、极限承载力。对试件进行数值模拟,分析应变、应力特征及损伤破坏过程。结果表明,高强螺栓附墙节点在剪切荷载作用下主要破坏形态为螺栓剪断与剪力墙局部混凝土压碎;混凝土强度等级由C30提高至C50时,试件极限承载力提高11.43%～16.83%;采用抗剪吊筋的试件较无抗剪吊筋试件极限承载力提高15.46%～21.05%;有限元模拟结果与试验结果基本一致。     

超大承载力端板连接节点有限元分析和设计方法

超大承载力端板连接节点能够提供比普通构造的端板连接节点和大承载力端板连接节点更大的抗弯承载力,可以应用于大跨或重载钢结构中。由于超大承载力端板连接节点的螺栓拉力分布不均匀、端板受力状态复杂,现有的端板连接节点设计方法不能直接应用。此文建立超大承载力端板连接节点的有限元模型,通过已有试验验证模型的可靠性|利用有限元模型分析单调荷载下超大承载力端板连接节点的受力性能,提出弯矩作用下受拉区端板的屈服线模型和受拉区螺栓承担拉力的分布模型。在所提模型的基础上基于我国规范提出超大承载力端板连接节点的抗弯承载力设计方法。比较所提设计方法得到的节点抗弯承载力设计值与有限元得到的屈服承载力,在我国规范规定的高强度螺栓受拉极限状态条件下所提方法得到的设计结果偏于安全。     

摩擦型高强螺栓连接节点性能试验研究

通过试验,对6个采用摩擦型高强螺栓连接的钢梁和连接板连接节点域在往复荷载作用下的承载力、破坏形态以及变形性能等进行了研究。研究结果表明,摩擦型高强螺栓连接节点能够传递一定弯矩并具有较强变形能力,但其承载力较差,在设计中宜作为铰接节点处理。另外螺栓规格及螺栓排列方式对节点性能也有较大影响。     

木构件钢填板预应力套管螺栓连接的性能参数分析

本文采用ABAQUS建立了木构件钢填板预应力套管螺栓连接节点在顺纹和横纹受力下的有限元分析模型。通过将有限元分析得到的节点极限承载力、极限变形和初始刚度与试验结果进行对比,发现有限元值和试验值相差均在10%以内,从而验证了有限元模型的合理性。基于有限元模型,本文分析了连接中管板摩擦系数、螺杆预应力值以及钢管壁厚对节点荷载变形曲线的影响,具体讨论了上述参数对节点极限承载力、极限变形、极限抗滑移承载力的影响,还对达到极限承载力时节点内部的力分配进行了参数分析。通过参数分析,对节点的合理设计提出了建议。     

预应力装配式梁-梁拼接节点受力性能研究

装配式钢结构的核心在于合理的连接构造及节点,提出一种新型预应力装配式梁-梁拼接节点,通过在腹板及下翼缘处设置法兰板及加劲板,实现节点快速拼接。为考察该节点的受力性能,对节点进行非线性有限元分析,模型充分考虑螺栓接触性能,深入研究梁-梁拼接区的应力分布规律和刚度特性,并与试验结果对比。初始刚度的数值计算结果为5 537.5 k N·m/rad,与试验相差11.6%,极限弯矩误差为8.8%,与试验结果吻合较好;往复荷载作用下,连接法兰板的螺栓由摩擦型转为承压型连接。该类型节点整体受力合理、传力明确,符合工业化装配式钢结构体系的设计要求。     

钢桁架(钢梁)与混凝土墙间单剪板连接的约束弯矩研究

钢-混凝土组合结构设计中,通常钢梁或钢桁架与混凝土墙体之间的单剪板连接是按照铰接计算的,实际上,这种连接中存在不可忽略的约束弯矩。该约束弯矩可表示为钢桁架(钢梁)端部的剪力和折算偏心距的乘积。本文以北京LG大厦为背景,针对钢桁架和实腹钢梁与混凝土墙体之间的单剪板连接进行了大量有限元模拟分析,发现折算偏心距随连接板厚度和螺栓群惯性矩的增大而增大,但不呈线性关系,此外,当连接板进入弹塑性后,折算偏心距随荷载增大而减小。本文根据分析结果拟合得到了适用于钢桁架或实腹钢梁与混凝土墙体之间连接约束弯矩的计算公式。     

次轴力对预应力混凝土框架结构承载力影响

结合1榀预应力混凝土框架承载力试验,采用有限元软件ABAQUS对试验框架进行模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上建立3组预应力框架有限元模型,通过改变边界条件进行对比分析。结果表明,次轴力的存在使截面极限抵抗弯矩减小。在不同的预应力度、配筋率、张拉控制应力和初始次轴力值的情况下,梁端形成塑性铰时次轴力值虽然较初...     

钢结构螺栓连接的有限元数值模拟

螺栓连接是钢结构连接的主要方式之一,具有施工简单、拆装方便等优点。现行钢结构规范中对螺栓连接的计算都是在一定的假设条件下进行的。本文以钢结构规范中的计算公式为基础,运用有限元数值分析的方法,采用ABAQUS来分析普通螺栓群在受剪和受拉条件下的各个螺栓的受力情况。将有限元软件模拟的结果与公式计算结果进行比较,证明规范公式的正确性。文中分别模拟分析了普通螺栓群在受剪的情况下承受轴心力、扭矩,和普通螺栓群在受拉的情况下承受拉力、弯矩的受力情况。     

火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力研究

对栓接Q690角钢在火灾后的净截面受拉承载力展开研究,参考过火后高强钢Q690材性试验结果,利用ABAQUS建立栓接Q690角钢的有限元模型,分析面外偏心距、螺栓连接长度、过火温度对火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力的影响; 将已有相关公式及规范公式的计算结果与模拟得到的角钢支撑受拉极限荷载进行比较; 基于最小二乘法,提出了Q690角钢净截面受拉承载力的有效截面系数公式,对比了数值结果及其他文献试验结果; 基于数值模拟数据库,进行了可靠度分析。结果表明:有效截面系数随着螺栓连接长度的增大而增大,随着面外偏心距的增大而减小,而过火温度对有效截面系数几乎没有影响; 美国规范AISC 360-16对不同过火温度下Q690角钢净截面受拉承载力预测结果偏于不安全,中国现行《钢结构设计标准》预测结果偏于离散; 提出的计算公式对于不同过火温度下的栓接Q690角钢净截面受拉承载力均能进行较好预测; 推荐所提出公式计算火灾后栓接Q690角钢净截面受拉承载力的抗力分项系数为1.061。     

模块化装配式多高层钢结构全螺栓连接节点静力及抗震性能试验研究

为研究模块化装配式多高层钢结构的全螺栓梁柱连接节点的受力性能,采用GB 50017-2003《钢结构设计规范》中的设计方法,设计了4个该类型节点,对其进行了静力、滞回性能试验和有限元分析,获得了节点的静力性能和滞回性能、骨架曲线、延性性能、转动能力、刚度退化等。结果表明：焊缝质量、板件厚度、螺栓布置等因素对节点破坏模式和各项力学性能影响较大,在弦杆与柱座间的焊缝不过早断裂以及盖板与弦杆接触面不滑移的条件下,该类节点转动刚度较大,节点的承载能力高,延性、耗能能力、塑性转动能力较好。减小桁架梁弦杆和腹杆厚度会显著降低节点承载能力,但对节点的延性性能和耗能能力影响不大。     

螺栓球网架杆件在非节点横向荷载作用下承载力的有限元分析

运用ANSYS有限元程序 ,研究了在轴向力与非节点横向力共同作用下网架螺栓球节点杆件的受力性能 ,得出其应力分布状况及弹性极限承载力 ,并提出了螺栓球网架杆件在非节点横向力作用下承载力的计算公式。     

钢管混凝土复合柱静力试验与偏心率折减系数计算方法

以偏心率为参数,对4根钢管混凝土复合柱和4根钢管混凝土格构柱进行了受压试验和有限元分析,对比分析了试件的破坏过程与特征、受压承载力和荷载-位移曲线以及荷载-应变曲线。试验结果表明：轴压复合短柱的破坏以钢筋混凝土板的压碎和纵筋屈服为特征,此时钢管混凝土柱肢没有充分发挥其自身的轴压承载能力;偏压复合短柱的破坏形态为近载侧钢筋混凝土板压碎同时柱肢钢管出现鼓曲,对应柱肢的受力状态与钢管混凝土格构柱的相似。当偏心率相同时,钢管混凝土复合柱的初始受压刚度和承载力均大于钢管混凝土格构柱,两者的初始抗弯刚度接近,但由于钢筋混凝土板在受力后期仍可有效传递截面剪力,钢管混凝土复合柱的侧向位移明显小于钢管混凝土格构柱。钢管混凝土复合柱的偏心率折减系数随偏心率的变化情况与钢管混凝土格构柱的基本相似。以钢管混凝土格构柱的基本计算式为基础,利用试验和有限元参数分析结果对其进行修正,得到钢管混凝土复合柱的偏心率折减系数计算方法,折减系数的计算结果与试验结果吻合良好。     

钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点约束弯矩试验研究

钢梁与混凝土柱单剪板连接节点形式简单、施工方便。在单剪板节点结构设计中,通常把该类节点简化成铰接节点,认为其只传递剪力和轴力,忽略梁端弯矩的作用,从而高估了预埋件的承载能力,给结构留下了安全隐患。为了研究单剪板连接节点的受力性能,对3个不同螺栓布置的钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点进行了静力加载试验,研究了螺栓数量、螺栓直径等因素对试件破坏模式、荷载-挠度曲线和约束弯矩的影响。结果表明：钢梁-钢筋混凝土柱单剪板连接节点的约束弯矩随螺栓群惯性矩的增大而增大;试件的承载力和刚度受高强螺栓布置数量的影响较大,受螺栓直径的影响较小。在试验研究的基础上,建立了单剪板连接节点的受力简化模型,根据模型给出了约束弯矩计算方法和弹性阶段节点折算偏心距计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

单向偏心压弯外包型钢混凝土柱的有限元分析

采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对外包型钢混凝土柱进行单向偏心受压模拟试验,通过4种不同偏心距的试件,分析外包型钢混凝土柱在单向偏心荷载作用下的破坏形态、荷载跨中挠度曲线、混凝土与缀条板的受压区荷载-应变曲线。分析表明,随着偏心距的增大,试件的极限承载力大幅度降低,试件达到极限承载力时跨中挠度明显增大。由于有外包钢的存在,故混凝土柱的变形能力和延性明显增强。     

方钢管再生混凝土短柱轴压承载力有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行非线性分析,建立了适用于有限元分析的钢管和再生混凝土本构关系模型;利用极限平衡法推导方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式函数类型;利用计算结果拟合出方钢管再生混凝土短柱轴压承载力的计算公式。研究结果表明:所提出的材料本构关系模型可以较好地满足对方钢管再生混凝土短柱轴压承载力进行模拟分析的要求,通过模拟获得的计算结果与相关试验结果差异较小,所建立的方钢管再生混凝土短柱轴压承载力计算公式能够较准确地计算构件极限承载力。