外伸端板连接节点抗连续倒塌性能研究

基于ANSYS有限元分析软件,建立了外伸端板连接节点模型,分析了半刚性节点在连续倒塌中的力学性能,基于该模型进行了外伸端板连接节点抗连续倒塌能力影响因素的参数分析,为相关设计提供参考。     

端板型半刚性组合节点的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对端板型半刚性组合节点进行了弹塑性有限元计算,分析了组合节点中混凝土板中的纵向钢筋总面积及钢筋强度对组合节点初始转动刚度、弹性极限弯矩和转角及塑性极限弯矩和转角的影响,从而为这种节点的设计提供了参考和借鉴。     

半刚性组合节点研究概述

半刚性组合节点是一种重要的组合节点形式,更符合工程实际要求。文章收集整理了国内外半刚性组合节点的应用及研究资料,简要介绍了组合节点的分类及国内外半刚性组合节点的研究现状,包括半刚性组合节点的抗震性能及研究时的分析模型。同时归纳了各国学者在半刚性组合节点的研究上所取得的成就。     

基于有限元的新型RCS组合节点抗剪性能分析

新型RCS组合节点由RC柱、钢梁与型钢节点3部分组成,其中型钢节点包括外围的钢桶端板、条带钢板及内部的开孔腹板、弧形强化肋。用仿真模拟的方法分析不同RC柱轴压比及材料强度下组合节点的抗剪性能。受P-Δ效应影响,新型RCS组合节点在RC柱轴压比增大后抗剪承载力显著降低,实践应用时建议将轴压比控制于0.3之内。组合节点的形变主要发生在梁端“塑性铰”区域,强化肋对钢梁端部加强效果显著,梁端应力及变形减小,“塑性铰”区域外移。较小位移下,新型RCS组合节点的抗剪强度及形变主要由型钢节点的钢材强度决定;较大位移下,提高钢梁材料强度可增强组合节点的抗剪能力。混凝土强度对于组合节点抗剪能力影响较小。     

半刚性组合节点初始转动刚度计算

在钢 -混凝土组合框架设计的弹性分析和使用阶段的计算时 ,需要确定节点的初始转动刚度。为此 ,介绍了一个半刚性钢 -混凝土组合节点初始转动刚度的计算方法 ,并与试验结果进行了比较     

半刚性钢-混凝土组合节点抗震性能研究概述

半刚性节点具有良好的塑性,可以增加结构的阻尼,延长结构自振周期,减小震幅,从而降低震害,是抗震的理想选择之一.由于半刚性组合节点的研究资料相对较少,人们对其受力性能和破坏机理的认识还远远不足,为了避免和减小地震灾害,分析半刚性钢-混凝土梁柱节点破坏机理并提出抗震设计对策和建议,具有重要的理论和工程意义.笔者介绍了国际上对半刚性组合节点抗震性能的研究状况和近年来取得的主要研究成果,探讨了地震荷载作用下组合节点力学模型的建立,指出了半刚性组合节点抗震性能研究存在的一些问题以及今后的研究重点.     

半刚性梁柱组合节点的研究现状

全面介绍了半刚性梁柱组合节点的研究现状和发展趋势,包括试验研究、理论分析模型和滞回模型等几个方面,指出了需要进一步研究的问题和方向。     

套管加强式半刚性节点性能研究

运用通用有限元软件ANSYS对方钢管柱-工字钢梁套管加强式端板连接半刚性新型节点建立三维有限元模型,并以端板厚度、螺栓直径、套管厚度等为参数进行了静力分析,深入的研究了这种连接节点在静载作用下的受力性能及破坏模式。     

半刚性节点形式研究现状

《钢结构设计规范中》提出要考虑半刚性节点的连接变形影响,但并未给出理论公式。针对半刚性节点工字钢柱-工字钢梁,方钢管柱-工字钢梁这2种半刚性节点,对节点的连接形式和理论研究归纳总结,为我国的钢结构设计规范的修订提供参考。     

双侧延伸端板半刚性组合节点的抗震性能(1):试验研究

与钢结构相比,相同延性下,组合结构具有较高的刚度及较好的抗火性能。因此,在地震高发区大量采用组合结构。研究了双侧延伸端板半刚性组合节点的抗震性能,对节点进行单调、循环、准静力试验,以描述这种节点的抗震性能。试验包括内节点和外节点,并提供了关于节点延性、能量耗散、退化影响的实用数据。采用这些数据构建和校验基于构件的节点模型。节点由双向弹簧组成,其中一个代表剪切板的性能,另一个代表连接的性能。模型能精确模拟节点的性能及在循环荷载下的破坏形式。     

多层组合框架子结构抗倒塌性能研究及提升策略

为研究多层组合框架的抗连续倒塌性能,以顶底角钢腹板双角钢连接的三层组合框架子结构为研究对象,通过拟静力试验研究了其在移除中柱工况下的承载能力、破坏模式和变形能力。试验结果表明：子结构在加载过程中呈现多次间断性破坏特征,具体表现为受拉角钢断裂,进而腹板螺栓孔发生承压破坏;通过对子结构内力发展和抗力机制的转换过程进行分析,定量得到了各层不同机制对总抗力的贡献,发现整个加载过程中各层抗力表现出一定差异。基于ABAQUS软件采用多尺度建模方法对多层框架子结构进行抗连续倒塌数值模拟,通过与试验结果对比验证了该简化建模方法的正确性。在此基础上,进一步分析了组合楼板对结构抗倒塌性能的影响,结果表明,组合楼板的存在使得结构在梁机制阶段和悬链线机制阶段的峰值荷载分别提高了54%和117%;通过3种形式加劲肋对顶底角钢节点进行加强,使得多层组合框架子结构首次断裂时荷载分别提高了53%,69%和74%。     

水平荷载作用下半刚性连接组合梁钢框架设计

在总结国内外研究的基础上,结合我国有关刚接框架的设计方法及钢结构设计规范,给出了半刚性连接组合梁框架在水平荷载作用下的简化设计流程及方法,并通过设计算例说明本文推荐的简化设计方法简便易行,同时通过对不同类型框架的经济性比较,说明半刚性连接组合梁框架结构具有较好的经济性及应用前景。     

爆炸下钢框架梁柱子结构抗倒塌性能评估

采用考虑子结构边界约束条件的数值分析模型,将钢梁在爆炸作用下的变形损伤引入子结构抗倒塌分析,建立了评估钢框架梁柱子结构爆炸后抗倒塌性能降低程度的压力-冲量曲线图及表达式,并分析梁端约束刚度及钢梁跨高比的影响。结果表明,抗倒塌阶段的前期出现压拱机制,随后经由梁机制过渡至悬链线机制,且抗倒塌性能降低程度与爆炸强度为非单调关系;除铰接约束外,水平约束刚度对子结构竖向承载力的发展过程影响不明显;随着钢梁跨高比的减小,产生相同降低指数所需的超压和冲量均增大,但当跨高比降至一定程度时,子结构趋于剪切变形模式,导致悬链线阶段的极限变形和最大竖向承载力均有所下降。     

FEA on bearing behavior of cuplok scaffold based on tri-linear semi-rigid joint model

利用三折线半刚性节点模型,结合碗扣式脚手架竖向承载力足尺试验,对碗扣式脚手架的竖向失稳问题进行了有限元模拟、结果对比和性能分析。模拟中重点考虑碗扣节点的材料非线性和构件的初始几何非线性。结果表明,三折线半刚性节点模型精度可靠,适用于碗扣式脚手架的精细化数值模拟。此外,对影响碗扣式脚手架受力性能的因素进行了研究,包括底端边界条件、碗扣式半刚性节点初始刚度和伸长段长度。研究发现：以上因素对碗扣式脚手架受力性能有不同程度影响,中间立杆离地对承载力影响较大,承载力随碗扣节点初始刚度增大而增大并呈现三段式变化,承载力随伸长段长度增大而减小并呈现两段变化。     

真实火灾下单层门式刚架抗倒塌性能试验研究

设计完成了一个单层单跨门式刚架厂房的足尺火灾试验,得到了主要构件的温度及位移发展规律,分析了真实火灾下门式刚架厂房结构的受力响应。结果显示:真实火灾下门式刚架的温升曲线与标准升温曲线有较大差别,燃烧室中的上部构件达到较高温度而提前失效,下部构件温度较低;在火灾下,未做防火保护的钢结构很短时间内就会发生垮塌,在火场及构件到达峰值温度前结构已产生较大位移。试验研究发现,受火柱的柱顶出现了热膨胀伸长、轴向压缩、轴向破坏三个阶段,且受顶部热烟气聚集的影响,各柱的柱顶轴向位移均大于柱中位移。试验成果可为门式刚架结构抗火数值模拟研究及结构防火设计提供参考。     

双向余弦三维波纹钢板-混凝土复合结构抗震塌性能研究

采用波动分析、数值模拟和现场试验的方法,系统研究了双向余弦三维波纹钢板-混凝土复合结构的抗震塌性能,获得了复合结构在爆炸简载作用下的变形规律和破坏特征,并分析得到了其相当不震塌系数为0．204;与圆弧形三维波纹钢板复合结构相比,应力集中现象得到明显改善,抗震塌能力提高了约10％。     

半刚性连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

通过对半刚性连接框架-钢板剪力墙结构在水平反复荷载作用下的试验研究,得到了结构的滞回曲线、延性指标、水平刚度、梁柱应变、转角及各关键部位的变形。从耗能能力、刚度退化、承载力、延性等方面分析该种结构的抗震性能和耗能机理;依据应力分布、梁柱转角研究半刚性节点与钢板剪力墙的相互影响效果;分析结构的内力转换和破坏模式。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能性能;半刚性节点在反复荷载作用下没有明显变形,节点刚度退化小,框架和钢板剪力墙协同工作良好;梁柱半刚性连接弱化了结构的整体刚度,框架自身承担的水平荷载有限;破坏模式为内填钢板剪力墙局部撕裂,拉力带作用明显,钢框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰,框架整体呈弯曲破坏模式。图12表4参10     

半刚性框架-密肋网格复合钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

对一榀单跨两层半刚性框架-密肋网格复合钢板剪力墙结构进行了低周反复荷载作用下的试验研究。系统分析了结构的受力机制、破坏模式和耗能机理,得到了承载力、刚度、延性及耗能能力等指标,评价了该种结构体系的抗震性能。结果表明：结构在弹性工作阶段主要依靠墙板的剪切机制承担水平荷载,非弹性阶段区格中钢板的对角拉力带为结构提供侧向承载能力;密肋网格的设置有效限制了内嵌钢板的面外变形值,提高了结构的弹性刚度,克服了滞回曲线的“捏缩”效应,减小了钢板的噪音及震颤,显著增强了结构的耗能能力;框架与钢板墙协同工作良好,结构塑性变形能力强,安全储备高,是一种优良的抗侧力体系;破坏模式为各区格中的钢板撕裂,拉力带效应明显,边框架柱脚及边框架梁端形成塑性铰。     

不同跨度比组合梁柱子结构抗倒塌性能试验研究

为研究不同跨度比对组合梁柱结构抗倒塌性能的影响,以栓焊连接节点组合梁柱子结构(两跨三柱型)为研究对象,以相邻跨度的比值（简称跨度比）为试验参数,对3个不同跨度比(1.4∶1、1.0∶1、0.6∶1)的子结构进行单调静力加载试验,考察了其在中柱失效后的抗倒塌性能。试验结果表明,3个试件的变形形态基本相似,试件在加载过程中表现出多次间断性破坏特征,当失效柱与梁端受拉翼缘连接处发生断裂后,对应梁端截面弯矩急剧下降导致其受弯性能大幅降低,该组合梁的悬链线机制抗力超过梁机制抗力贡献起到主要作用;而未发生破坏的梁,其受弯性能下降不明显,此时主要通过梁机制和悬链线机制共同抵抗外荷载,表现出双跨梁抗力机制的不同步性。试件在梁机制阶段,随着跨度比的减小,3个试件的塑性荷载依次提升,初始断裂位移随之减小,并且相比非等跨试件,等跨试件因双跨组合梁之间的协同作用可使结构在大变形阶段提供高于前期受弯阶段的抗力。引入抗力贡献系数,定量分析了3个试件双跨梁不同的抗力机制分别对总抗力的贡献占比。基于能量平衡原理获得了组合梁柱子结构在突加外荷载作用下的结构动力响应,可将最大动力荷载点作为组合梁柱子结构是否发生倒塌的依据。     

Numerical simulation of squat reinforced concrete wall strengthened by FRP composite material

The advanced design rules and the latest known earthquakes, have imposed a strengthening of reinforced concrete structures. Many research works and practical achievements of the application of the external reinforcement by using FRP composite materials have been particularly developed in the recent years. This type of strengthening seems promising for the seismic reinforcement of buildings. Among of the components of structures that could affect the stability of the structure in case of an earthquake is the reinforced concrete walls, which require in many cases a strengthening, especially in case where the diagonal cracks can be developed. The intent of this paper is to present a numerical simulation of squat reinforced concrete wall strengthened by FRP composite material (carbon fiber epoxy). The intent of this study is to perform finite element model to investigate the effects of such reinforcement in the squat reinforced concrete walls. Taking advantage of a commercial finite element package ABAQUS code, three-dimensional numerical simulations were performed, addressing the parameters associated with the squat reinforced concrete walls. An elasto-plastic damage model material is used for concrete, for steel, an elastic-plastic behavior is adopted, and the FRP composite is considered unidirectional and orthotropic. The obtained results in terms of displacements, stresses, damage illustrate clearly the importance of this strengthening strategy.