钢柱弱轴外伸端板连接静力试验与钢框架抗震性能

为丰富弱轴半刚性连接刚度数据库、研究端板连接节点刚度对钢框架结构抗震性能的影响规律,进行了弱轴端板连接节点的半刚性性能试验研究,得到了连接节点的弯矩-转角关系曲线,并借助有限元分析软件SAP2000对空间钢框架结构进行了抗震性能分析,得到了4个空间结构模型在多遇地震和罕遇地震下的结构时程位移曲线和层间位移角。研究表明:弱轴外伸端板连接节点刚度约为相同尺寸节点强轴方向的30%,节点变形能力较强,具有良好的耗能能力;节点刚度对结构的前三阶周期尤其是基本周期影响很大;端板连接钢框架在小震、大震下层间位移角均能满足规范要求且具有良好的抗震性能和抗连续倒塌能力。     

采用钢梁翼缘对接栓焊节点的钢框架动力响应分析

基于一种新型钢框架连接节点——钢梁现场翼缘对接栓焊节点的半刚性性能,对其连接的钢框架进行非线性动力时程分析,探讨采用此新型节点的钢框架的动力特性。在计算模型中将栓焊节点简化为弹簧单元,采用有限元软件ANSYS研究连接刚度及不同地震波对钢框架模态、层间位移角、加速度、层间剪力等的影响,并与采用普通焊接节点的钢框架的动力性能进行对比分析。结果表明,采用此新型节点的钢框架的结构侧移值较焊接钢框架有所增加,但基底剪力值降低60.6%,层间剪力减小2~3倍。新型节点初始转动刚度小于普通焊接节点,因此钢框架的基本自振周期明显增大。综合分析结果,此新型节点是一种力学性能良好的节点,其连接的钢框架体系符合抗震要求,可应用于地震区域。     

设置悬臂梁段拼接耗能的钢框架抗震性能试验研究

为了检验设置悬臂梁段拼接的钢框架抗震性能,对3榀1/2缩尺的一层半单跨钢框架进行了低周往复加载试验,研究拼接节点对整个钢框架抗震性能影响.拼接处翼缘和腹板拼接板均采用8.8级高强度摩擦型螺栓连接,研究了3种钢梁拼接设计方法对结构抗震性能的影响,得到了钢框架的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、刚度退化、层间侧移角、拼接梁段竖...     

钢-竹组合框架结构抗震性能有限元分析

钢-竹组合框架由组合柱和组合梁通过节点连接而成,通过6个钢-竹组合节点的拟静力试验,揭示了钢-竹组合节点的刚度变化规律。在此基础上,根据M-θ关系试验曲线拟合节点的M-θ多项式,用非线性弹簧单元模拟节点并建立6榀钢-竹组合框架的有限元模型,并对其进行反复荷载作用下的抗震性能分析,以探讨节点对组合框架的抗震性能影响,得到6榀框架的骨架曲线、刚度退化曲线和滞回曲线。研究结果表明:构件节点的因素对钢-竹组合框架的抗震性能有重要影响,节点处螺栓强度的提高及加劲肋的设置对框架结构抗震性能的提高有显著效果,钢-竹组合框架结构具有良好的抗震性能。     

端板连接半刚性节点对多层钢框架设计的影响

我国目前将端板连接按刚性节点进行设计,主要用在单层门式刚架结构中,对多层钢框架由于缺乏计算理论和方法,与实际情况相差很大,特别是对抗震性能的影响很大.针对端板连接节点,采用有限元分析的方法,利用试验和有限元计算得到的节点刚度转角曲线,将半刚性端板连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Ansys建立有限元模型进行计算分析.对比了将端板连接视为刚性和半刚性两种情况下钢框架的内力和变形,在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性节点的影响.并给出一些在设计时考虑节点刚度的建议,希望能够对实际工程设计有所助益.     

方钢管混凝土柱-钢梁组合框架节点抗震性能试验研究

基于现行规范,设计制作方钢管混凝土-钢梁组合框架中间层中柱节点(╋)、中间层边柱节点(┣)、顶层边柱节点(┏)三种模型,并进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验。结果表明:节点在钢梁翼缘与侧板连接角隅处产生应力集中现象;在相同材料和截面尺寸条件下,顶层边柱节点比中间层中柱节点和中间层边柱节点提前达到屈服,其极限承载力介于后两者之间;三种节点滞回曲线均比较饱满,具有良好的耗能能力,节点延性均较好。利用ABAQUS建立有限元模型,对试件在低周反复荷载作用下的受力性能进行非线性有限元分析,分析结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析轴压比对节点承载力的影响。     

箱形节点域连接的工字形柱钢框架抗震性能试验研究

为研究采用箱形节点域与工形柱连接的钢框架结构的抗震性能,对由工字形柱强轴与弱轴方向采用箱形节点域连接的2榀钢框架结构进行了低周反复加载试验。试验结果表明:强轴连接钢框架具有较高的承载能力及良好的滞回性能,破坏时梁端出现塑性铰;弱轴连接钢框架的承载力相对偏低,但具有优于强轴连接钢框架的变形能力,且在弹塑性变形阶段具有与强轴连接钢框架相近的耗能能力,破坏模式与强轴连接基本相同;两榀钢框架的位移延性系数在2~3之间;试验中两榀钢框架的节点域始终处于弹性工作阶段,均未发生屈服。这表明箱形节点域连接属于"强节点域"连接,达到了"强节点弱构件"的抗震要求。箱形节点域连接可以有效减小节点域的剪切变形,采用该连接进行工字形柱钢框架设计时,在抗震设计中可以忽略节点域剪切变形对层间位移的影响。     

基于梁柱节点性能的钢-竹组合框架结构地震反应分析

为研究钢-竹组合框架中连接钢-竹组合柱和钢-竹组合梁的节点性能,通过拟静力试验得到不同参数下半刚性节点的弯矩与转角的多项式拟合关系,在此基础上建立了6榀2层钢-竹组合框架的数值模型,进行了地震作用下的有限元分析,探讨了节点对钢-竹组合结构抗震性能的影响。为充分考虑节点的半刚性特性,采用Combin39非线性弹簧单元模拟节点,研究了6榀框架在不同情况下的最大水平位移与最大基底剪力、水平位移与基底剪力时程曲线和滞回曲线等指标。结果表明:钢-竹组合框架滞回曲线饱满,抗震性能突出,提高节点处螺拴的强度和设置加劲肋对提高钢-竹组合框架的抗震性能有明显效果,节点的构建因素对框架的抗震性能有显著影响。     

多层钢结构模块建筑结构设计与分析

天津子牙尚林苑白领公寓项目属于多层模块建筑,根据模块单元的尺寸、建筑功能和结构要求对模块单元进行选型,选用了钢模块与钢框架的复合结构体系。为便于模块单元间的连接和安装,提出了一种新型的角件旋转式模块单元间连接节点。根据实际节点受力情况,在MIDAS/Gen中对节点进行简化,采用偏安全的方式进行了结构的整体设计与分析,在各种荷载及工况组合下对结构进行了分析计算,将得到的应力、位移等结果与相应的规范进行对比。计算结果表明,结构各项指标均满足规范要求。最后对模型进行了弹性时程分析的补充验算,并参考弹塑性时程分析的结果设计连接件的尺寸,保证了结构的安全。     

梁端翼缘削弱型节点空间钢框架抗震性能试验研究

为研究梁端翼缘削弱型节点钢框架的抗震性能,设计钢框架试验加载装置,进行1∶3缩尺比例的2榀2层1跨梁端翼缘削弱型节点空间钢框架的低周往复荷载试验,研究其受力特点及破坏形态,对模型框架结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、承载力退化、塑性耗能能力等抗震性能进行分析。试验结果表明:空间钢框架的8个梁端翼缘削弱型节点塑性铰均外移至圆弧削弱区域,所有节点的梁柱连接焊缝均未出现裂缝,荷载-位移滞回曲线饱满,破坏时结构位移延性系数介于3.05~3.82之间,等效黏滞阻尼系数介于0.34~0.41之间,弹塑性极限位移层间转角介于0.035 5~0.044 5 rad之间。钢框架梁柱连接采用圆弧削弱型节点可使梁端应力平缓过渡,避免梁柱连接焊缝处产生应力集中现象,钢框架塑性内力重分布后对圆弧削弱型节点的耗能性能没有明显影响。圆弧削弱型节点在钢框架中表现出较好的延性性能,提高了钢框架整体结构的抗震性能及塑性耗能能力。     

半刚性端板连接多层钢框架地震反应的弹性时程分析

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节点按刚性节点进行设计,与实际情况相差很大.本文采用有限元分析的方法,将半刚性连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件ANSYS建立有限元模型进行时程计算分析,研究了节点刚度对多层钢框架结构抗震性能的影响.计算结果表明,采用了半刚性连接的钢框架结构,相对于理想刚接的情况,结构的自振周期和振型都有很大变化,在地震作用下结构的底部剪力明显减小,动力响应变化很大.在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性节点的影响.     

自复位钢框架结构抗震性能动力时程分析

文中主要针对梁腹板带有摩擦阻尼器的自复位钢框架整体结构进行抗震性能和自复位性能的研究。首先提出利用ABAQUS有限元软件连接单元实现整体结构自复位梁柱节点双旗帜滞回模型的模拟方法。将用该方法模拟的自复位梁柱节点弯矩-转角滞回曲线与课题组已经完成的3个节点试验滞回曲线相对比,结果表明:节点刚度和弯矩值与试验值吻合较好,证明了该模拟分析方法的可行性。然后对同条件的自复位钢框架和刚接框架(仅梁柱节点形式不同)进行了24条地震动下的时程分析,结果显示:自复位钢框架各层最大绝对速度、绝对加速度和自振周期与刚接框架均十分接近,层间位移角接近或略大于刚接框架,基底剪力、结构塑性发展和震后残余层间位移角均远小于刚接框架,结构震后自动复位优势明显。     

钢框架梁柱端板连接节点的抗震设计方法

根据钢框架梁柱端板连接节点的试验研究和有限元分析结果 ,探讨了节点的传力及破坏机理 ,提出了端板连接节点的抗震设计方法和步骤 ,弥补了规范的空白 ,也为工程设计提供了一种参考。     

不同节点形式钢框架受力性能研究进展

节点形式对钢框架受力性能会产生不同程度的影响,对半刚接钢框架、延性节点钢框架、装配式钢框架和空间钢框架的受力性能研究进行综述,通过理论、有限元及试验的研究方法分析不同节点形式对钢框架力学性能的影响,并介绍了不同节点形式钢框架的受力特性。介绍了ANSYS、SAP2000和ABAQUS三种有限元分析软件的模拟方法,并针对不同节点钢框架的特点对有限元模拟单元的优缺点及适用范围进行归纳总结。对不同节点钢框架的静力性能和抗震性能研究现状进行总结,最后对不同节点形式钢框架的力学性能研究趋势进行了展望。     

钢框架梁柱T型钢连接滞回性能的研究及设计建议

钢框架梁柱T型钢连接是一种采用T型钢通过高强螺栓连接的节点连接形式,这种连接安装简单、造价经济,而且其刚度和承载力相对较大,延性较好。通过ANSYS对T型钢连接的滞回性能进行分析,并在非线性有限元分析结果的基础上,提出钢框架T型钢连接的抗震设计对策和建议。     

Y型偏心支撑半刚性连接钢框架动力性能研究

Y型偏心支撑既能提供足够的弹性刚度,又能使结构具有很好的抗震性能;半刚性节点对钢框架结构的性能影响很大,在进行钢框架结构设计时必须要考虑半刚性的影响。将Y型偏心支撑与半刚性连接结合起来的结构形式是一种新型抗震结构体系。运用结构通用有限元软件MIDAS GEN建立不同连接刚度的半刚性连接Y型偏心支撑钢框架模型。并对其进行模态分析、多遇地震下和罕遇地震下的时程分析,得到各不同连接刚度Y型偏心支撑钢框架的自振周期、层间位移、层间位移角及顶点时程位移曲线。通过对比分析可知,半刚性连接对Y型偏心支撑钢框架的抗侧刚度有很大影响,半刚性连接可以很好地改善结构的抗震性能。Y型偏心支撑与半刚性节点都可以提高结构的抗震性能,两者相结合的结构形式有很好的应用前景。     

半刚性冷弯薄壁C形钢框架抗震性能

针对采用半刚性节点连接的双肢冷弯薄壁C形钢框架,采用拟静力试验与有限元模拟相结合的方法,对9榀双层单跨框架进行抗震性能分析。分析了节点螺栓直径、节点板厚度、螺栓间距及节点板加腋大小等参数对框架抗震性能的影响。结果表明:增大螺栓直径、增加节点板厚度和节点板加腋均能提高框架的承载力,改善框架的抗震性能。当螺栓间距小于80mm时,框架的承载力及抗震性能随间距的增大而增大;当螺栓间距大于80mm时,承载力及抗震性能受其影响较小。使用8.8级M16高强度螺栓,框架节点板产生了较大的滑移,建议在框架设计时应对节点螺栓的抗剪承载力进行验算。     

盖板加强节点钢框架结构层间屈服位移角的研究

结构的层间屈服位移角是量化结构位移延性系数的重要参数,也是结构抗震性能评估的重要指标之一。为研究不同设计参数对盖板加强节点钢框架结构的层间屈服位移角的影响,采用有限元软件ABAQUS建立了4个系列共计12个足尺钢框架子结构有限元模型,并进行了滞回性能分析,基于FEMA 273建议的方法确定了钢框架子结构的层间屈服位移角。研究结果表明:结构层高对盖板加强节点钢框架层间屈服位移角影响较小,而结构跨数、跨度、钢梁截面对盖板加强节点钢框架的层间屈服位移角影响较大。     

钢网格盒式结构空腹楼板与柱相交组合节点及纯钢节点的抗震性能试验研究

为研究钢网格盒式结构空腹楼板与柱相交节点的抗震性能及空腹楼板上覆现浇钢筋混凝土层对节点抗震性能的影响,开展了2个边柱组合节点、2个边柱纯钢节点的低周反复加载试验。分析比较了节点的破坏模式、滞回曲线和耗能能力。试验结果表明:钢网格盒式结构的纯钢节点和组合节点滞回曲线比较饱满、稳定,具有良好的延性和耗能能力,盒式结构节点抗震性能良好。相对于纯钢节点而言,组合节点由于混凝土层的抗压和钢筋的抗拉作用,其承载力、刚度和耗能性能均有一定程度的提高,在对节点承载力和抗震性能的分析中,可将混凝土层对节点抗震性能的有利影响作为结构的安全储备。     

钢网格盒式结构空腹桁架与柱弱轴相交节点抗震性能试验研究

为了研究钢网格盒式结构体系空腹桁架与柱弱轴相交节点的抗震性能,设计制作了2个边柱纯钢节点和1个带混凝土板的边柱组合节点,进行低周反复荷载试验,比较和分析节点的试验现象、破坏模式、承载力、滞回曲线、延性和耗能性能等指标,并利用ABAQUS进行详细计算和对比分析,并在此基础上对采用不同构造措施的节点试件进行有限元模拟分析。结果表明:钢网格盒式结构体系空腹桁架与柱弱轴相交的纯钢节点和组合节点具有良好的抗震性能,上、下弦间加劲肋有助于提高节点的延性和耗能能力,相对于方形加劲肋,圆弧形加劲肋节点的承载力和延性更加优越,组合节点由于混凝土层的抗压和钢筋的抗拉作用,其承载力和耗能性能均有一定程度的提高。