套管加强梁腹板开孔梁柱端板连接节点滞回性能研究

针对腹板开孔型梁柱外伸端板连接节点的不足,提出了套管加强型腹板开孔梁柱外伸端板连接节点形式。利用有限元软件ANSYS对这种新型节点的滞回性能进行参数分析,探讨开孔位置、套管半径、套管厚度和套管长度对节点滞回性能的影响。结果表明:套管加强梁腹板开孔梁柱端板连接节点采用合理的细部构造形式具有较高的承载能力,并且能够使梁端塑性铰外移,具有较好的滞回性能。套管加强腹板开孔梁柱端板连接节点更加适用于工程设计及应用。     

加强与削弱并用型工字形柱弱轴连接节点滞回性能分析

为了减小钢框架梁柱弱轴连接中柱腹板上的应力水平,提出了在梁端加过渡竖板的方式以使得柱翼缘更好地参与受力。同时为了使塑性铰不出现在梁柱连接焊缝处,对梁翼缘进行削弱处理,最终提出了一种新型的梁端加强与削弱并用的梁柱弱轴连接(SWWC)形式,并运用有限元软件ABAQUS对已有的RBS型工字形柱弱轴连接节点的试验进行模拟验证后,对此类节点进行循环荷载作用下的受力性能分析。结果表明:在梁端加过渡竖板可以明显降低节点域的Mises应力水平,使得梁截面的屈曲主要集中在竖向板的外侧;在梁端加过渡竖板的同时对梁翼缘进行削弱处理可以使塑性铰外移;随着削弱深度c的增加,节点的承载力逐渐降低,RBS削弱处的屈曲发展得越充分,削弱起始位置至梁端的距离a和削弱区域的长度b对节点的承载力影响会很小,随着参数a或b的增加,梁上塑性铰中心逐渐远离梁翼缘焊缝处;建议削弱参数c=0.17bf,a取值范围为0.65bf～0.70bf,b=0.75hb,其中bf和hb分别为梁翼缘宽度和梁截面高度。     

钢管加强梁腹板开孔型梁柱弱轴连接节点的抗震性能研究

为解决梁腹板开孔型梁柱弱轴连接节点抗剪承载力不足以及全焊型节点在地震作用下焊缝脆性断裂的问题,提出了一种钢管加强梁腹板开孔型梁柱弱轴连接形式。利用ABAQUS有限元软件对该节点连接形式进行了数值模拟分析,详细研究了不同参数对节点抗震能力的影响。结果表明:在合理参数取值范围内,钢管加强梁腹板开孔型梁柱弱轴连接节点在低周反复荷载作用下能够使塑性铰远离梁端,在节点域和柱位置未发生塑性变形。加强钢管厚度越大节点抗剪承载力越高,节点耗能系数越小;腹板开孔半径越大承载力越低,节点耗能系数越大;节点位移延性系数随加强钢管厚度和腹板开孔半径的增大先增加后降低;开孔距离主要对塑性铰产生位置有较大影响,开孔距离较大或者较小时,钢梁塑性铰均出现在梁端根部,不满足设计要求;给出了加强钢管厚度、腹板开孔半径、开孔距离合理建议取值,为实际工程提供参考。     

装配式可更换梁段腹板开孔削弱型节点滞回性能

为了使塑性铰出现在可更换梁段上的削弱处,提高节点的受力性能,提出了装配式可更换梁段腹板开孔削弱型节点,运用有限元软件ABAQUS对该新型节点展开循环荷载作用下的受力性能分析,探讨了腹板开孔半径、腹板开孔位置、梁端端板板厚和连接端板板厚对该新型节点滞回性能的影响。结果表明:梁腹板开孔半径对节点滞回性能的影响较为显著,开孔过大或者过小都会对节点的滞回性能造成不利影响,建议梁腹板开孔半径r=(0.225～0.25)h(h为梁截面高度); 腹板开孔圆心至梁端端板距离l过小时,不利于保护端板焊缝,距离过大时节点破坏形式接近传统端板节点,无法实现塑性铰外移的目的,建议腹板开孔时l=(0.7～0.8)h; 连接端板板厚与梁端端板板厚取值一致或适当减小,但不宜小于连接螺栓直径。     

新型钢框架梁柱节点延性性能试验研究

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则 ,按照有效控制梁上塑性铰位置的思路 ,采用在梁腹板进行开孔削弱的节点形式 ,通过开孔位置与大小控制节点处的塑性铰形成位置 ,进行了反复荷载历程下的 5组试件破坏试验 ,探讨了梁柱节点的滞回性能、节点破坏模式及其极限承载力 ,并进行对比分析。研究结果表明 ,采用腹板开孔的构造形式 ,可以大大缓解节点处的高三轴应力状态 ,降低连接焊缝发生脆性破坏的可能性 ,改善节点延性性能。     

地震荷载作用下新型削弱型梁柱节点力学特性研究

地震荷载作用下,梁柱节点焊缝处易造成脆性破坏,合理的钢梁开孔易引起梁柱节点应力外移。对此,文章提出了一种在翼缘及腹板均开孔的新型梁柱节点,并通过数值模拟分析了地震作用下新型节点的力学性能,得出了以下结论:合理的开孔并不会明显的降低钢梁的承载能力;开孔后的梁柱节点应力略大于未开孔的节点;未开孔的节点应力最大位置位于全焊缝处,开孔后的节点应力最大位置位于翼缘开孔处,全焊缝处应力降低;开孔后节点在全焊接部位的塑性区域明显降低;合理的翼缘与腹板开孔在一定程度上可以降低节点全焊缝处脆性破坏的风险。     

新型钢框架梁柱节点抗震性能试验研究

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则，按照有效控制梁上塑性铰位置的思路，采用在梁腹板进行开孔削弱的节点形式促成塑性铰的形成，进行了反复荷载历程下的五组试件破坏试验，测试了构件相关的力学性能，探讨了梁柱节点的滞回性能及其极限承载力。结果表明，采用腹板开孔的构造形式，可以控制节点处的塑性铰形成位置，降低了连接焊缝发生脆性破坏的可能性，较大程度地改善了节点抗震性能。     

梁翼缘二次削弱型端板连接节点滞回性能研究

通过对梁柱外伸端板连接滞回性能的分析,根据梁翼缘一次狗骨式削弱型端板连接的特点将削弱截面扩大,提出采用两个狗骨式削弱形式的新型梁柱外伸端板连接节点形式。利用ABAQUS对该新型节点进行滞回性能分析,探讨二次削弱截面的削弱位置、削弱长度以及削弱深度对于节点滞回性能的影响,给出梁翼缘二次削弱型端板连接节点构造参数的取值方法。结果表明:梁翼缘二次削弱型端板连接节点较传统梁翼缘一次狗骨式削弱型端板连接节点具有良好的耗能性能,同时能够有效降低等效塑性应变,实现更好的抗震性能,该类型梁翼缘二次削弱型端板连接节点具有更好的工程应用前景。     

梁翼缘开长孔型节点滞回性能分析

提出了一种翼缘开长孔的梁柱节点形式,运用有限元软件ABAQUS对梁翼缘采用长孔削弱的钢框架梁柱节点进行循环荷载作用下的受力性能分析。考虑参数:开孔矩形部分起始部位距离柱翼缘表面的距离a、矩形孔长度b、矩形孔宽度c、开孔距离梁翼缘边缘的距离d的影响,开展了4个系列共19个节点模型的参数分析,对各模型的滞回曲线及破坏时节点处的Mises应力进行了详细分析,以得到合适的参数取值。分析结果表明:随着参数c的增大,节点的最大承载能力逐渐降低,塑性铰外移明显;参数a、b、d对节点的荷载-位移滞回曲线及骨架曲线影响很小;随着参数a的增大,塑性铰逐渐外移,随着参数b的增大,梁端焊缝处应力明显降低,随着参数d的增大,承载力略有降低,梁腹板上应力集中部位愈加靠近梁柱节点;建议参数取值a=(0.8~0.9)b_f,b=(0.7~0.9)h_b,c=0.15b_f,d=0.075b_f,其中b_f和h_b分别为梁截面宽度和高度。     

梁腹板开平行长孔型节点滞回性能分析

运用有限元软件ABAQUS对梁腹板采用两条平行长孔削弱的钢框架梁柱节点进行循环荷载作用下的受力性能分析,在根据已有的腹板圆孔削弱的梁柱节点试验对有限元建模方法进行验证后,开展了3个系列共15个节点模型的参数分析,对各模型的滞回曲线及等效塑性应变分布进行了对比分析。结果表明:节点的初始刚度对矩形孔距离梁翼缘的距离a、矩形孔宽度b和矩形孔高度h均不敏感,承载力和节点处的等效塑性应变分布受3个参数的影响较大;随着参数a增大,达到最大承载力后的承载力降低幅度逐渐减小,梁端焊缝处的塑性应变也明显降低;当b≥250 mm时,随着参数b的增大,节点的承载能力逐渐降低,塑性铰外移至开孔处梁截面;随着参数h的增大,节点的承载能力明显降低,当h≥50 mm时,节点能有效地实现塑性铰外移。建议参数取值a≥0.13hb、b=0.63hb、h=0.13hb,其中h_b为梁截面高度。