装配式混凝土板-钢柱新型连接节点冲切承载性能数值模拟研究

装配式混凝土(RC)板-钢柱连接节点结合了钢结构良好的延性、耗能和机械加工性能,在无梁楼板与方钢管柱连接处周围空出适当间隙,采用工字钢伸臂梁段在间隙中端板螺栓连接,在荷载作用下造成了工字钢伸臂梁段先于RC板破坏,形成一种装配式板柱连接节点。为研究该节点冲切承载性能,完成了5个ABAQUS数值模型计算。变化柱座伸臂梁段工字钢腹板厚度、翼缘厚度和柱翼缘环板加劲肋宽度等影响参数,获得节点破坏模式、应力分布、冲切荷载-位移曲线和螺栓受力性能,分析该节点静力冲切承载性能。结果表明:装配式RC板-钢柱新型连接节点可实现良好的抗冲切性能,并呈现出较好的延性。     

高强螺栓预紧力松弛对组合节点影响的研究分析

利用足尺寸钢管混凝土柱-钢梁组合节点构件静力试验和有限元仿真模拟,研究端板不同位置处高强螺栓预紧力松弛对组合结构线弹性转动刚度和螺栓应力的影响.研究结果表明:端板受拉区的高强螺栓预紧力松弛对组合结构线弹性刚度影响较大;考虑混凝土板组合作用后,不对称位置处的螺栓预紧力松弛对构件的扭转变形影响较小;随着螺栓预紧力的增大,垫圈位置会提前进入屈服破坏.     

螺栓拼接节点数值计算模型研究

采用迭代平衡的方法对高强螺栓施加标准预紧力,并考虑高强螺栓预紧力的影响、螺栓帽与盖板之间摩擦的影响、盖板与翼缘或者腹板之间摩擦的影响、螺栓杆与板件孔壁之间非线性接触承压的影响,以非线性通用有限元软件MSC Marc为平台建立了考虑接触摩擦、摩擦滑移和接触承压的高强螺栓拼接三维非线性有限元分析模型。首先模拟了高强螺栓连接的单块板件,并与试验对比验证了模型的可靠性,证实有限元模型可以较好地模拟螺栓的滑移荷载和拼接的极限荷载;然后模拟了高强螺栓梁段拼接节点,并与试验对比证实模拟结果与试验骨架线吻合良好。所提出方法可以较好地模拟拼接节点中高强螺栓的全过程受力性能,可以用于高强螺栓拼接节点的分析和计算。     

中空夹层圆钢管混凝土构件内外法兰连接 受弯性能分析

为研究中空夹层圆钢管混凝土内外法兰连接的受弯性能,用ABAQUS软件建立了该节点的力学模型,分析了中空夹层圆钢管混凝土内外法兰节点受弯时节点中和轴和旋转轴的位置,并分析了内外法兰错开间距、螺栓预紧力、空心率、法兰板厚度、混凝土强度、螺栓内外边距比值等参数对节点极限承载力、最大螺栓拉力的影响。结果表明:节点的中和轴和旋转轴随弯矩变化,在外法兰板底端最大螺栓屈服前,旋转轴位置大约为0.6R(R为外钢管半径),并且节点的中和轴和旋转轴不在同一截面; 外圈最大螺栓拉力随法兰板厚度、内外法兰错开间距、螺栓内外边距比值增大而减小,随空心率、螺栓预紧力增大而增大; 混凝土强度对最大螺栓拉力影响不大,可以不作为主要参数进行分析。     

焊接H型钢PEC柱-钢梁顶底角钢连接节点滞回性能研究

为了研究焊接H型钢PEC柱-钢梁顶底角钢连接节点的滞回性能,以顶底角钢连接节点为研究对象,共设计了6个试件。试件参数有高强螺栓直径、顶底角钢厚度和PEC柱翼缘厚度。通过低周反复水平荷载试验,得到了6个试件的荷载-位移曲线、位移延性系数等试验结果。试验结果表明,各参数中角钢厚度对节点的滞回性能影响较大,增大角钢厚度能明显提高节点的承载力,最大增幅为35.9%,但平均位移延性系数减小了46.1%;增大螺栓直径对节点承载力提高幅度较小,最大增幅为6.6%;柱翼缘厚度对节点的承载力几乎没有影响,但减小柱翼缘厚度使节点延性提高了68.1%。焊接H型钢PEC柱-钢梁顶底角钢连接节点具有良好的滞回性能。     

压剪组合作用下摩擦型高强螺栓连接斜撑节点力学性能

为明确摩擦型高强螺栓连接接头的受力性能,建立了不同角度、不同摩擦系数、不同连接板厚度及不同螺栓杆直径的连接件的数值模型,并研究了压剪组合作用下不同参数连接件的破坏模式、初始滑移荷载及极限荷载。研究结果表明：连接件的破坏模式主要分为螺栓剪断、连接板螺栓孔挤压破坏及连接板屈曲3种;摩擦系数越大,连接件的初始滑移荷载和极限荷载越大,摩擦系数对角度较小的连接件的初始滑移荷载和极限荷载影响更为明显;角度越大,连接件的初始滑移荷载和极限荷载越小,角度对摩擦系数较大的连接件的初始滑移荷载和极限荷载影响较为显著;板厚对连接件的初始滑移荷载影响不大,但对极限荷载影响较大,连接板越厚,极限荷载越大;连接接头的初始滑移荷载和极限荷载与螺栓杆直径成线性关系,螺栓直径越大,连接接头的初始滑移荷载与极限荷载越大。研究结果可为钢结构梁柱斜撑设计及节点加固改造提供参考。     

L形钢管混凝土柱-H型钢梁Z字形拼接节点抗震性能研究

研究了一种L形钢管混凝土柱-H型钢梁Z字形拼接节点的抗震性能,包括翼缘和腹板均拼接的节点和设置上、下部翼缘加劲肋替代腹板处拼接板的节点.通过对节点的拟静力试验和研究,获得了节点的滞回曲线、滑移荷载、屈服荷载、极限荷载、耗能能力、延性与刚度退化规律,分析腹板处拼接板和翼缘加劲肋对节点抗震性能的影响.研究结果表明:腹板处拼接板可以提高节点的屈服荷载和极限荷载.增加翼缘高强螺栓数量可以提高节点的滑移荷载,但会降低节点的延性性能.垂直加劲肋可以提高节点的屈服荷载、极限荷载和延性.对比有无上、下翼缘加劲肋的两组节点可知,上、下翼缘加劲肋可以提高节点的承载能力,有效传递拼接区的剪力,可代替腹板连接,该节点具有良好的延性和塑性转动能力.     

方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点抗震性能试验研究

为研究方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点的抗震性能,进行了5个节点拟静力试验研究,分析了端板厚度、螺栓直径、混凝土强度和轴压比等因素对承载力、弯矩-转角曲线、耗能能力、承载力衰退、刚度退化、延性以及破坏模式的影响。研究结果表明：方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点均属于半刚性节点,初始转动刚度随着端板厚度和螺栓直径增大而提高,但节点的极限转动能力随着端板厚度的增大而减小;当承载力由端板或钢梁控制时,其具有良好的转动和耗能能力;试件承载力退化系数在0.8～1.0之间,变化幅度不大,刚度退化相比荷载退化严重;设计中应避免高强螺栓发生脆性破坏。     

方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

基于非线性和再生混凝土损伤因子的塑性损伤本构,建立了外加强环全焊接刚性连接、外套管式端板连接半刚性连接以及顶底角钢全螺栓连接半刚性连接3种形式的方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析了各模型的抗震性能。结果表明:在低周循环加载下,柱内含有支撑骨架且没有穿柱构件时,有利于提高节点域核心再生混凝土的整体性,受力简单;采用外套管约束节点域,核心再生混凝土的应力、应变较小,有利于再生混凝土耐久性的提高;在相同轴压比、梁柱线刚度比的情况下,外加强环全焊接刚性节点承载能力和滞回耗能能力较高,但延性相对较差;顶底角钢全螺栓连接半刚性节点承载能力、滞回耗能能力相对较低,延性较好;外套管式端板连接半刚性节点的极限承载力、滞回耗能能力和延性性能都有良好的表现;在此基础上,对外套管式端板连接半刚性节点进行了荷载-位移影响参数分析。结果表明:轴压比在弹性阶段对节点的影响不大,在进入屈服和塑性强化阶段,随着轴压比的增高,节点的极限承载力和延性下降;在强柱弱梁的前提下,梁柱线刚度比的增加有利于节点弹性刚度和水平极限承载力的提高,屈服后梁柱线刚度比对节点刚度退化影响不大;钢材屈服强度影响主要体现在节点的极限水平承载力上;再生骨料取代率对节点的延性性能稍有影响;外套管和端板的厚度变化在一定范围时对节点的弹性刚度和极限承载力有一些影响,但增幅随着厚度的增加越来越小。     

钢框架结构半刚性连接节点失效模式控制的设计优化研究

以山东省某市QP2007-18号宗地项目为例,运用数值模拟方法,研究半刚性节点的失效模式,并对节点的梁柱结构进行设计优化。结果表明,设计的外伸端板半刚性连接节点的破坏形式为延性破坏,破坏时节点的端板先屈服,高强螺栓最后达到极限抗拉强度;增加钢梁和钢柱的刚度均可提高半刚性连接节点刚度,而提高钢梁的刚度则可增加半刚性连接节点的弯矩屈服荷载。