国际期刊导读

钢-混凝土组合截面的蠕变效应建模;高温下钢结构梁柱节点的数值分析研究;由栓板连接的变截面梁节点抗弯强度设计方程;用于钢框架结构抗震加固的抗侧移支撑;组合桥梁中剪切型螺钉柱的参数研究和循环疲劳寿命设计;组合节点的抗震性能——抗弯承载力分析。     

钢-混凝土组合框架局部刚性梁柱节点的抗震性能研究

根据单调试验及循环试验准则,进行10组大型钢-混凝土组合梁柱节点试验。设计三维足尺框架模型,并经PSD测试,确定梁、柱、板等构件尺寸。为提高这些局部刚性节点的耗能能力,做了一些假定。为获得不同节点构造和材料特性时节点的抗震性能,进行组合梁柱节点试验。组合节点性能分析分2步:1)获取节点局部特征性能,如弯矩-转角曲线;2)获取整体性能,如荷载-位移曲线。为监控组合节点性能分析,提高分析水平,分加载前期、中期、后期三阶段评价承载力、塑性变形、刚度等结构性能。以耗能能力、韧性、强化强度、等效粘滞阻尼为参数,研究试件抗震性能。将试验结果进行比较,以确定这些参数是否可提高钢-混凝土局部刚性组合节点的抗震性能。     

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。     

钢框架梁柱节点恢复力模型的研究

为了研究高层钢结构梁柱节点的抗震性能,对钢框架节点在低周反复荷载作用下的性能进行了足尺模型试验研究.在试验研究的基础上,考虑了节点延性、耗能性能和强度、刚度退化等影响,建立了钢框架梁柱节点的恢复力模型,计算结果与试验结果吻合良好.建立的模型对高层钢结构的抗震设计具有较好的参考价值.     

装配式混合框架结构在现代建筑中的应用研究

该文研究装配式混合框架结构在现代建筑中的应用,从结构构造的角度阐述其所使用的预制构件类型、特点以及节点的连接方式。设计装配式混合框架结构的框架梁与框架柱;然后设计一种新型不出筋的开槽连接拼缝构造的叠合板,增加装配的便利性;再设计一种装配式钢-混凝土混合框架结构的组合节点;最后以深圳坪山区实验学校南校区二期项目为例,对建筑结构的梁柱节点承载力、楼板抗震性能进行分析。实验结果表明：装配式钢-混凝土混合框架结构的节点承载力与抗震性能较强,节约了施工成本。     

基于滑移连接的防屈曲支撑钢框架节点抗震性能研究

防屈曲支撑（BRB）是一种拉压均可全截面屈服耗能而不屈曲的金属阻尼器,在建筑结构的抗震减震设计中得到广泛应用。然而,由于大变形下支撑框架节点存在显著开合效应,在罕遇地震作用下易出现节点板和相邻梁柱构件的提早断裂现象,限制了BRB抗震性能的充分发挥。为此,在总结BRB钢框架节点的现行设计方法及节点失效模式基础上,提出了可释放节点开合效应的滑移连接节点板,采用低摩擦材料减小接触面摩擦力。建立有限元模型,通过与传统焊接节点板对比,分析两种不同连接对节点板、梁柱和BRB受力性能的影响。以此为基础,设计该类节点足尺试验模型,对其进行拟静力试验,分析其在往复荷载下的抗震性能。研究结果表明：所提出的滑移连接可有效释放节点板与梁柱之间的切向约束和开合效应,显著降低了节点板的塑性损伤,实现了罕遇地震作用下节点板弹性的性能目标;梁塑性铰由节点板端部移至梁柱交界面处,降低了梁柱构件的剪力水平和塑性损伤;在层间位移角4%下各关键构件仍具有饱满稳定的滞回性能,显著提高了BRB钢框架的抗震性能。     

端板与顶底角钢连接节点PEC柱-钢梁框架抗震性能比较

为了对比采用端板与顶底角钢连接节点的部分包裹混凝土组合柱(partially encased composite column,即PEC柱)-钢梁框架的抗震性能,设计了四榀不同构造形式梁柱节点的平面框架,分别进行了低周往复加载,对各试件的破坏模式、滞回曲线、承载力、刚度、耗能及延性等抗震性能进行了对比。结果表明:平面框架下,部分包裹混凝土组合柱-钢梁端板及顶底角钢节点均为半刚性节点;4个框架均体现出良好的滞回性能,承载力退化稳定;端板厚度对框架及节点刚度影响明显;角钢厚度对框架承载力及耗能能力影响显著;端板节点框架的抗震性能优于顶底角钢节点。     

钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙试验研究

为改进钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板装置引入钢框架与内填墙的连接中.通过2个2层单跨钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙1/3模型试件的循环荷载试验,考察耳板连接装置的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性等,并对钢框架内填预制混凝土剪力墙体系与现浇混凝土剪力墙体系和带竖缝混凝土剪力墙体系进行对比.研究结果表明:抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的帮助下未发生破坏,耳板连接装置具有可靠的工作性能;合理设计的钢框架内填预制钢筋混凝土剪力墙结构具有良好的延性.     

钢框架栓焊梁柱连接节点的抗震设计

节点设计是整个钢结构设计的重要环节,提高钢框架梁柱连接节点的抗震性能是整个钢结构抗震设计的重要内容.本文主要介绍了提高钢框架栓焊梁柱连接节点的抗震设计的主要措施,主要方法包括:通过加腋和加盖板对节点进行加强,提高节点承载力;对梁局部削弱,使塑性铰从节点区外移至梁上;改进节点区焊接孔构造形式,缓解局部应力集中;妥善处理弧板和垫板,减少焊缝缺陷.     

带BRB的高层钢框架梁柱节点的抗震性能

应用非线性有限元软件ABAQUS对带有BRB和带有普通支撑这2种高层钢框架梁柱节点进行了数值模拟,分析比较了2种支撑对框架梁柱节点的抗震影响,针对带有BRB的梁柱节点,对其进行支撑内芯的屈服强度,节点板的大小、厚度以及节点板上面外加劲肋长度的参数分析。结果表明：BRB在外包钢管和混凝土的约束下具有很好的耗能性能,并且随着支撑内芯屈服强度的降低,节点板尺寸和厚度的增大以及面外加劲肋长度的增加,梁柱节点的滞回曲线更加饱满,拥有更好的抗震性能。     

楼板对钢筋混凝土柱-钢梁空间组合体抗震性能影响研究

楼板在地震作用下对钢筋混凝土柱-钢梁组合体抗震性能的影响是建立地震作用下节点计算模型的基础,也是准确评价组合结构体系抗震性能的关键问题之一。为此,完成了3个钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)空间组合体试件在考虑不同楼板宽度情况下的抗震性能试验,分析整个受力过程中楼板受力性态对组合构件受力特征、破坏模式等抗震性能的影响。各试验模型在加载过程中均产生梁铰破坏,并表现出较好的延性和耗能能力,最终因节点区钢梁屈曲、扁钢箍开裂和柱端混凝土压碎而丧失承载力。分析表明,楼板裂缝以横向裂缝为主,随着楼板宽度增加,次生斜裂缝增多,板底混凝土压碎区域增大;混凝土楼板与钢梁组合体对节点核心区的约束作用较明显地改善了空间组合体受力性能。对楼板混凝土和板内纵筋在受力过程中的应变进行分析,结果表明,随着楼板宽度的增加,楼板对RCS空间组合体刚度、承载力的贡献值有限。对现浇板受拉有效翼缘宽度进行分析,结果表明考虑钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度对梁端受弯承载力、惯性矩影响较大。     

无粘结预应力混凝土平板-T形中柱节点抗震性能试验研究

在6个1:1.5缩尺无粘结预应力混凝土平板-T形中柱节点试件的试验基础上,本文对各试件在低周反复荷载作用下的受力过程和破坏特性进行描述,分析了无粘结预应力钢筋应力增量变化特点、板暗梁面筋和节点区附近板暗梁箍筋的应力变化特点,对比了T形柱不同截面参数和不平衡弯矩不同加载方向对该节点抗震性能和不平衡弯矩分配的影响,对该节点的抗震性能进行了评价。试验结果表明,节点的不平衡弯矩主要靠板的弯曲作用来传递,T形柱腹板长度c1对节点的抗震性能和不平衡弯矩分配系数等方面具有决定作用。文中采用隔离体方法对板柱节点进行受力分析,推导了节点剪力传递弯矩系数的计算公式,提出了节点理论抗弯承载力的计算方法。试验结果对工程设计有一定的参考价值。     

考虑组合效应的钢框架节点承载力计算方法

国外震后研究发现,组合节点破坏的主要原因是混凝土楼板对节点刚度和承载力的影响被忽略。本文在2种类型4个梁柱组合节点研究和理论分析的基础上,评估了节点的承载能力以及主要的影响因素。通过有限元分析,讨论了节点区考虑组合效应的有效宽度取值。同时,推导得出考虑混凝土楼板组合效应的节点弹性受弯承载力和极限承载力的设计计算公式,对节点的抗震设计提出了建议。由对比结果可知,在对静力承载力分析结果进行折减后,计算值与试验值吻合良好,本文提出的设计方法可以用来指导工程实践。     

Dynamic response of composite frames with different shear connection degree

The influence of partial composite action between concrete slab and steel beam and of partial-strength connections on the seismic response of composite frames is evaluated. To this end, experimental tests were carried out at the Laboratory of the National Technical University of Athens. The specimens, one-story one-bay moment-resisting frames with steel–concrete composite beams, were tested under base acceleration on the shaking table. Experimental results demonstrated that for different degrees of partial interaction between the slab and the beam the response of the specimens varied significantly. Specimens with intermediate and low shear connection degree showed the most favourable performance, in terms of ductile behavior and energy dissipation. The slip between the slab and the beam interface contributed to the energy dissipated by the system and the ductility demands decreased on other parts like the beam ends and the joints. Then, finite element models simulating the behavior of the tested specimens were developed and, after validation, extended parametric studies were carried out. The main objective is to investigate the influence of the partial interaction and the employment of partially restrained beam-to-column joints on the dissipative capacities of composite frames under strong ground motions. Numerical results confirmed the experimental conclusions and revealed that the use of intermediate and low shear connection degrees with partial-strength joints results in an advantageous seismic design.     

钢结构梁柱梁翼内侧加劲板补强接头耐震试验及有限元素分析

本研究主要探讨钢结构梁柱补强接头之耐震行为,补强接头的主要方式是采取避免破坏既存建筑物楼板且不会减低楼层净高度要求下,在钢梁翼板内侧与箱形柱间焊加劲板增加梁端近柱面之弯矩强度。为证明此补强接头之耐震行为,共进行六组大尺寸之梁柱接头试验,其中一组为传统未补强之梁柱接头,另外五组为梁翼内侧加劲板补强接头,未补强之梁柱接头及一组补强接头之梁柱焊接工作于1996年前工地现场完成后,于2006年由既存34层大楼切除后运至实验室进行试验,另四组梁柱补强接头之焊接工作均于2006年在实验室内完成。补强接头试体加劲板与梁翼及柱板接合均采用全渗透焊接,梁上下翼板之背垫板均未移除,亦未与柱面进行填角焊接。二组补强接头试体在实验时的韧性行为极佳,试体在历经第一次反复载重测试至超越美国规范AISC(2005)规定之4%弧度层间侧位移角的要求下,并未发生梁柱接头焊道断裂及强度递减的情形。因此将此二组试体分别进行第二次AISC(2005)反复载重测试,在历经第二次反复载重测试至4%弧度的层间侧位移角时,发生较明显之梁挫屈及强度递减,但梁柱界面焊道未断裂。而另外三组补强接头因梁翼板内侧加劲板所提供的劲度及强度不足,与未补强之梁柱接头试体同样在未能达到AISC(2005)所订定之4%弧度层间侧位移角前而发生破坏。本研究并利用非线性有限元素分析程序ABAQUS(2003)仿真梁柱接头试体,以进一步了解梁翼板内侧加劲板传递梁弯矩的贡献,和可能发生接头破坏的区域。根据实验及有限元素分析结果提出设计方法及范例供工程师补强既有钢结构梁柱接头参考。     

Experimental study on curved composite beams subjected to combined flexure and torsion

There are situations in which a composite steel–concrete beam is subjected to torsion, such as members that are curved in plan or straight edge beams. The concrete slab and steel beam contribute to the torsional strength and stiffness of a composite steel–concrete beam, but this composite action is usually ignored in design codes of practice, which leads to conservative designs. Therefore, this paper investigates the ultimate strength of curved in place composite steel–concrete beams. Eight curved in plan composite steel–concrete beams have been tested under a single applied load at mid-span. Partial shear connection has also been considered in these tests. The composite steel–concrete beams have been designed with different span/radius of curvature ratios. This paper further supports the view that, in the presence of flexure, there will be an increase in the torsional moment capacity, but the flexural moment capacity does not greatly increase in the presence of torsion. A model has also been presented to represent the bending–torsion interaction for curved in plan composite steel–concrete beams with full and partial shear connection.     

带楼板的钢梁和CFT柱抗弯连接的抗震分析

对4个带楼板的钢管混凝土柱连接进行抗震性能分析,包括2个内部和2个外部节点。研究目的主要是对台湾地区广泛采用的钢梁组合楼板的性能进行分析。其次对梁末端楔形翼缘或者较大剪切键等连接处的抗震性能也进行了研究,以避免如Northridge地震后出现的那种不可预料的脆性破坏导致的梁翼缘焊缝完全熔透。     

钢梁-钢筋混凝土柱组合结构研究的进展

近年来,在组合结构中出现一种新型的结构形式,即由钢筋混凝土柱和钢梁(RCS)组成的框架结构。本文较为系统地阐述国际上RCS组合结构抗震性能的研究情况。主要包括RCS梁柱节点的试验研究、RCS组合框架的试验研究和有限元分析、RCS组合结构的抗震设计及性能分析,以及美日“设计指南”的完善与发展。最后指出RCS结构研究存在的问题和今后的研究趋势。     

平端板连接半刚性梁柱组合节点的抗弯承载力Ⅱ:正弯矩作用

基于现有试验数据以及组合节点抗弯承载力的研究成果,利用塑性分析方法和组件法,提出一种平端板连接组合节点承受正弯矩作用时,其塑性抗弯承载力的计算方法。探讨组合节点的实效模式,给出其各组件承载力的计算方法,组件包括螺栓、柱腹板、梁翼缘、混凝土楼板等。考虑中和轴出现的5种位置:混凝土楼板内;钢梁上翼缘内;钢梁腹板内,所有螺栓受拉;前m-1排螺栓受拉,第m排部分受拉,其余受压;1～m排完全受拉。该方法可以考虑节点承受非对称荷载作用的情况以及作用在连接上的剪力、高强度螺栓撬力等因素的影响。如果不考虑组合楼板的影响,使用该方法同样可以计算平端板连接梁柱纯钢节点在承受正弯矩作用时的抗弯承载力。     

平端板连接半刚性梁柱组合节点的抗弯承载力Ⅰ:负弯矩作用

基于现有试验数据以及组合节点抗弯承载力的研究成果,利用塑性分析方法和组件法,提出一种平端板连接组合节点承受负弯矩作用时,其塑性抗弯承载力的计算方法。探讨组合节点的实效模式,给出其各组件承载力的计算方法,组件包括钢筋、螺栓、柱腹板、梁翼缘、混凝土楼板等。考虑中和轴出现的6种位置:混凝土楼板内;钢梁上翼缘内;钢梁腹板内,所有螺栓受压;前m-1排螺栓受拉,第m排部分受拉,其余受压;1～m排完全受拉;只有钢梁下翼缘受压。该方法可以考虑节点承受非对称荷载作用的情况以及作用在连接上的剪力、高强度螺栓撬力等因素的影响。如果将组合连接的配筋率取为零,不考虑组合楼板的影响,使用该方法同样可以计算平端板连接梁柱纯钢节点在承受负弯矩作用时的抗弯承载力。