抗弯框架钢梁塑性铰外移设计方法的新进展及其应用

就钢框架梁柱连接 ,说明了塑性铰外移设计的必要性 ,指出了塑性铰外移的基本形式 ,介绍了美国联邦紧急事务处理局 (FEMA)对狗骨式连接钢框架的设计方法 ,并阐述了对其改进的方法。此外 ,还探讨了狗骨式连接在钢骨混凝土 (SRC)柱 钢 (S)梁抗弯框架体系和钢筋混凝土 (RC)柱 钢 (S)梁抗弯框架体系的运用     

钢框架塑性铰外移新型延性节点的研究与进展

梁柱节点连接对钢框架抗震性能有显著影响.介绍了1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震后钢框架新型延性节点的研究与发展状况;说明了塑性铰外移RBS连接设计的必要性和基本形式;介绍了美国联邦突发事件管理局对RBS连接钢框架的设计方法,并阐述了对其改进的方法;提出了目前钢框架塑性铰外移新型延性节点研究尚需解决的关键科学问题.     

梁柱刚性连接加强型节点的研究进展

为了解决梁柱刚性连接节点在强震作用下的脆性破坏,采用对梁翼缘进行局部削弱或在连接区域局部加大的设计方法,以达到塑性铰外移、提高节点延性、避免在强震作用下梁柱接头发生脆性破坏的设计目的。国内外参考文献的研究结果表明,削弱型节点是以削弱梁翼缘截面、降低梁承载力为代价,获得强震作用下梁的塑性发展,而加强型节点以不降低梁承载力为前提,在大震作用下同样可以获得较好的塑性发展,使节点具有很好的延性。本文以我国《钢结构设计规范》修订为背景,针对塑性铰外移加强型节点各类形式的研究进展加以综述,并着重介绍了板式加强型节点和翼缘扩大型节点的国内外研究进展。     

钢框架梁柱弱轴栓焊混合连接翼缘削弱型节点破坏形态试验研究

为研究钢框架梁柱弱轴栓焊连接翼缘削弱型节点的力学性能,设计了3个翼缘削弱节点试件及1个普通节点试件(对比试件)。对4个试件进行低周往复荷载试验。结果表明,4个试件的破坏形态相似;焊缝通过孔的大小和加工对试件破坏形态及塑性铰的出现有重要影响,由于焊缝通过孔的影响,削弱试件没有实现塑性铰外移。为有效实现塑性铰外移,建议将焊缝通过孔设置在削弱位置外侧,或者不设焊缝通过孔。     

钢框架延性节点塑性铰外移的机理研究

在钢结构框架节点的延性和抗震性能的设计中,多种不同削弱形式的梁均能够实现在水平荷载作用下节点塑性铰外移的目的.为此,重点从结构的受力方面,采用增量变刚度法对节点塑性铰外移的机理进行相关研究.对削弱型节点连接类型及传统型的节点连接类型进行相关的结构受力机理的推导研究,从理论上分析比较不同框架结构模型在水平荷载作用下的破坏模式及所对应的极限荷载.综合比较得出：采取一定的削弱方式能够改变构件的极限弯矩,进而实现塑性铰外移的目的;采取合理的削弱形式能够保证在结构极限荷载降低不明显的情况下实现塑性铰外移的目的.     

梁柱刚性连接狗骨式节点设计方法研究

狗骨式节点能通过将塑性铰外移有效解决梁端脆性断裂破坏的问题从而保护梁柱节点区.从控制方程、设计准则、参数取值及构件验算等方面系统梳理了中美规范对于狗骨式节点的设计规定.基于假定的临界设计状态对上述规范之间的差异进行了详细的对比分析.研究结果表明:按照美国钢结构规范设计的狗骨式节点,塑性铰会优先或仅出现在削弱中心截面处,可实现塑性铰外移并保护梁柱节点区;而中国规范中的"强节点"公式中,计算节点区的承载力时使用了材料的极限强度,使得满足规范要求的截面削弱系数较小,难以保证节点区的塑性铰外移,且是否考虑钢梁腹板的抗弯作用对节点设计的影响有限.推导了弯矩梯度折减系数及框架梁抗侧刚度折减系数的计算公式,进一步明确了狗骨式节点在多遇地震设计组合下的强度复核原则和弹性分析时框架梁抗侧刚度的取值原则.最后给出了针对狗骨式节点的设计建议.     

钢质往复弯曲耗能铰滞回性能试验研究及理论分析

提出一种销轴连接新型钢质往复弯曲耗能铰,可用于装配式结构预制梁柱连接,并实现梁端耗能和塑性铰外移。对两个该新型耗能铰进行滞回试验,试验结果表明：新型耗能铰整体绕销轴转动,试件的破坏形式为耗能元件受压翼缘屈曲或受拉翼缘断裂;其滞回曲线饱满,能量耗散系数达3.0以上,具有良好的耗能能力,无明显的刚度退化和强度退化;量测完整的耗能铰塑性转角达0.055rad,两个试件的延性系数均大于4.0,均满足规范要求。建立该类耗能铰的有限元模型,对比可得有限元模拟结果与试验结果吻合较好。基于有限元模型对钢质往复弯曲耗能铰开展机理分析和参数分析。结果表明：耗能铰达峰值荷载时,耗能元件中心可达全截面塑性,具有塑性设计要求的转动能力,且在转动过程中承载力不降低;耗能铰削弱程度、耗能铰长度对该类耗能铰的初始刚度、承载力和转动能力有较大的影响,耗能铰削弱范围对滞回曲线影响较小。基于参数分析,给出耗能铰主要构造参数的取值范围,并建议了该类耗能铰的简化滞回模型,简化计算结果和试验结果、有限元计算结果吻合较好。     

新型钢框架梁柱节点研究进展综述

针对钢框架梁柱节点的焊缝在地震中易脆性断裂的问题,可采用使节点塑性铰外移的方法来解决此问题。国内外研究表明,削弱式节点、加强型节点和高耗能节点均能使塑性铰外移,提高节点的耗能能力,避免焊接端的脆性破坏。但以上节点的梁段在震后产生的塑性铰不利于节点的修复,因而对梁柱节点的研究逐渐趋向于震后可恢复性及可修复功能,并提出具有可恢复功能的节点。文中对各类新型节点的研究现状进行综述,着重介绍了高耗能节点及可恢复功能节点,并提出了节点研究进程中尚需解决的问题,以期为日后节点的研究提供参考。     

梁端翼缘扩大型钢框架梁柱节点的受力性能分析

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则,按照使梁上塑性铰位置远离节点区的设计思路,对梁端翼缘扩大型钢框架梁柱节点进行了非线性有限元分析,并对该节点的基本受力性能和塑性区分布做了详细探讨,给出了侧板长度及宽度等尺寸参数的影响规律和有效取值范围。结果表明梁端翼缘扩大型钢框架节点具有理论上的合理性和实用上的可行性,可达到塑性铰外移和增加使用功能的目的。     

梁端翼缘扩大型连接的抗震性能研究

通过试验及数值分析方法研究了钢框架梁端翼缘扩大型连接节点的滞回性能、极限承载力、破坏模式、刚度及强度退化等抗震性能。研究结果表明:梁端翼缘扩大式节点可以将塑性铰转移到梁翼缘扩大端截面以外位置,避免梁端焊缝发生脆性破坏;加强侧板末端截面有明显突变和热影响区影响使钢材变脆应力集中现象严重,制约了节点塑性耗能深入发展;直接扩翼型节点塑性铰中心形成于扩翼圆弧段末端,远离柱翼缘,达到了塑性铰外移的目的;在循环荷载作用下,翼缘及腹板随局部屈曲塑性变形的不断积累,导致试件的强度出现退化;节点构造形式对抗震性能影响显著,直接扩翼型节点的塑性变形和耗能能力较好,推荐在强震区采用。     

腹板连接用高强度螺栓直径与连接板厚度匹配关系探讨

根据高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接承载力极限状态的不同,分别就铰接和刚接两种连接方式,对腹板连接用高强度螺栓的直径与连接板厚度匹配关系进行探讨,提出一些建议,可供设计人员参考.     

L形钢管混凝土柱-H型钢梁全螺栓装配节点抗震性能研究

为同时实现梁柱之间和柱柱之间装配,提出一种适用于多高层钢结构的异形钢管混凝土柱与H型钢梁的全螺栓连接节点.上柱、下柱、L形件与H型钢梁4个模块在工厂制作完成,在施工现场通过螺栓进行装配,可实现梁与柱、柱与柱之间的快速连接.通过改变盖板螺栓数量、加劲肋种类设计了4个节点,对其进行了拟静力试验与有限元分析,获得了节点的滞回...     

美国钢结构抗震“合格梁柱节点”设计方法介绍

钢结构梁柱节点在结构中起着重要作用.1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震中,传统构造形式的梁柱栓焊节点发生了脆性破坏.之后美国对节点的抗震性能进行了大量研究,最终提出了具有良好延性和抗震性能的6种“合格节点”,并编制了相关设计规范.详细介绍这6种合格节点的构造形式和设计方法,以期对我国的钢结构设计规范的修订及梁柱节点的设计和工程应用提供参考.     

既有柱后接梁连接的抗剪承载性能试验研究

通过对齿槽式和无齿直缝植弯起钢筋式两种柱后接梁接头形式的6个足尺试件的试验研究,证实无齿直缝植弯起钢筋式接头具有较好的抗剪能力,其承载力可以达到整浇梁的水平。对比分析了两种形式接头的抗剪性能和机理,给出了一些设计建议,可供加固设计参考。     

装配式钢管混凝土柱-双钢梁框架节点受力性能试验研究

针对一种适合装配式结构的钢管混凝土柱-双钢梁框架体系,对其2个典型平面节点和2个典型空间节点进行单调和循环加载试验,以研究加载模式和节点类型对节点破坏形态、承载力、刚度、延性及耗能能力的影响。结果表明：试件的破坏均发生在梁端,柱与节点域保持完好,满足“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震设计要求;试件的位移延性系数为2.6~3.6,能量耗散系数为1.7~2.2,耗能能力与型钢混凝土节点相当;加载模式(单调或循环)相同而节点类型(平面或空间)不同时,节点性能差异小;加载模式不同而节点类型相同时,节点性能差异大：循环荷载作用下的节点梁端焊缝发生拉裂破坏,位移延性系数较小。该种节点静力性能较好,但从提高抗断裂能力出发,需进一步改进构造,对焊缝分布进行优化设计。     

分布式连接全装配钢筋混凝土楼盖板缝节点平面内受力性能试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖板缝节点平面内受力性能,进行了5种共18个板缝节点在平面内水平单调荷载、低周反复荷载和拉剪复合作用下的足尺模型试验,对板缝节点的受剪承载能力、破坏形态、滞回曲线、位移延性、耗能能力和拉剪复合受力性能进行了较为系统的研究。研究表明：除SPC和SP-CPC节点外其他3种板缝节点均具有较好的受剪承载力和刚度,且节点承载力可由叠加法简化计算;HPC节点、CPC节点和HP-CPC混合式节点具有较好的滞回性能、耗能能力和位移延性,是较为合理的板缝连接节点形式;拉力的存在削弱了板缝节点受剪承载力,且拉剪比越大削弱程度越高;高拉剪比下节点的延性较差,在极限荷载下易发生类似螺栓群连接中的“连锁破坏反应”,设计时需对高拉剪比区的连接件进行改进和加强,以满足楼盖对板缝节点延性的要求。     

门式刚架轻型钢结构端板连接节点性能研究与设计

针对门式刚架轻型钢结构中普遍应用的端板连接方式,介绍了工程上通常采用的端板连接形式,并采用有限元模型对连接节点进行了内力和变形分析,研究了此类节点的性能和设计计算方法,并结合工程实际提出了设计建议.     

平端板连接组合节点性能研究

本主要分析了平端板连接组合节点在对称弯矩作用下的工作性能。对平端板连接组合节点用ANSYS进行了三维有限元分析，并用试验结果进行了验证。利用有限元分析程序．进行了一系列的参数分析，探讨了平端板连接组合节点在单调荷栽作用下的工作性能及其影响因素。     

Seismic evaluation of reduced beam section frames considering connection flexibility

In the present article, the seismic performance of frames with reduced beam section (RBS) connections is evaluated. A key purpose of this study is the inclusion of connections flexibility in the seismic performance of RBS frames. Almost in every research projects carried out on seismic performance and design of RBS frames, the beam‐to‐column connection is typically assumed as fully rigid. The results of nonlinear finite element analysis performed on investigating the local performance of RBS connection reveal that they are within the American Institute of Steel Construction‐defined semirigid connections. Three building frames, including 4, 8 and 16 stories considering the semirigid connection as well as fully rigid connection, are considered. A numerical study of the overall seismic response of the building frames subjected to near as well as far field earthquake ground motions using nonlinear static and/or nonlinear dynamic analysis is presented. Results in terms of inter‐story drifts, total drifts, story shears and shear deformation in panel zone indicate that overlooking the flexibility of beam‐to‐column connections may lead to erroneous conclusions and unsafe seismic behavior that subsequently become significant in some cases. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

美欧不锈钢结构连接设计规范比较

不锈钢具有良好的耐腐蚀性能,已广泛用于多种工程结构,但因我国尚未制订不锈钢结构设计规范,影响了不锈钢的使用。通过对美国不锈钢规范(SEI/ASCE 8-02)和欧洲钢结构规范(Eurocode 3)中关于不锈钢的基本设计规定、焊缝连接计算和螺栓连接设计的有关内容分析比较,为制定中国不锈钢结构设计规范和相关设计提供参考。