梁柱外伸端板连接螺栓受力分析

目的 研究钢结构梁与柱之间外伸式端板连接中摩擦型高强螺栓的受力特性.方法 采用考虑接触和螺栓预拉的非线性有限单元法对不同构造的梁柱外伸端板连接进行分析.结果 得到了连接中各螺栓所受拉力与外荷载之间的关系.受压区螺栓拉力变化不大,受拉区螺栓拉力随着弯矩增加而增大.结论 在整个加载过程中梁受拉翼缘内、外侧螺栓所受拉力相差不大.因端板变形产生的撬力增大螺栓受力.对于端板外伸部分未设置加劲肋和设置三角形加劲肋的连接来说,可分别按照撬力比为0.3和0.2设计螺栓.     

外伸端板连接端板加劲肋设计及有限元研究

目的 为解决工程中使用的端板加劲肋设计不合理的问题．方法 从两方面推导和归纳了端板外伸加劲肋的强度设计公式：避免梁翼缘、加劲肋和端板之间应力传递不均；保证梁翼缘内外侧螺栓拉力的均衡．并考虑了三角形加劲肋较矩形板的折减．应用有限元软件ANSYS研究了节点弯矩转角曲线、螺栓拉力变化及梁翼缘内外侧螺栓拉力分配系数．结果 研究表明：工程中常用的端板加劲肋强度和刚度均较低，会过早屈服和屈曲；应用笔者设计的端板加劲肋能够有效提高节点抗弯力臂，延缓梁受压翼缘屈曲，将梁内塑性铰转移到加劲肋尾部．结论 ANSYS计算结果表明。端板加劲肋设计公式设计出的加劲肋较工程中常用的加劲肋能起到更好地加劲作用；并且该设计公式简单实用．     

外伸端板加劲肋对连接性能的影响

为考察外伸端板连接中不同端板加劲肋对节点性能的影响,采用接触问题的弹塑性大变形有限元分析方法,研究了钢梁柱外伸端板连接中不同长度和厚度的外伸加劲肋对节点刚度、承载力的影响,考察了端板变形和连接面受拉侧间隙的变化。研究发现,与梁腹板等厚的等边加劲肋会过早地拉剪屈服,受压侧加劲肋则过早屈服和屈曲。斜角为63.4°,加厚的加劲肋能增大节点的抗弯力臂,减小螺栓拉力,延迟梁受压翼缘的局部屈曲,并能够将梁端塑性铰移向加劲肋的尾部,从而明显提高端板连接节点的强度和刚度。     

梁柱外伸式端板螺栓连接的M-θ关系

根据梁柱外伸式端板螺栓连接节点的简化力学模型,提出一种用已知节点尺寸来预测其M-θ关系的非线性数学模型,模型中考虑了节点极限承载力和初始转动刚度的影响因素.在对节点的极限承载力和初始位移做了理论分析后,给出了计算初始转动刚度的方法,最后将建议公式和相关试验结果做了比较,验证了M-θ模型及初始转动刚度计算方法的可靠性.     

梁柱外伸式端板螺栓连接的M—θ关系

根据梁柱外伸式端板螺栓连接节点的简化力学模型,提出一种用已知点尺寸来预测其M－θ关系的非线性数学模型,模型中考虑了节点极限承载力和初始转动刚度的影响因素。在对节点的极限承载力和初始位移做了理论分析后,给出了计算初始转动刚度的方法,最后将建议公式和相关试验结果做了比较,验证了M－θ模型及初始转动刚度计算方法的可靠性。     

撬力对螺栓连接节点端板厚度设计影响的分析

文章分析了撬力作用产生的原因,通过对国内外钢结构节点端板厚度设计中采用的对撬力作用计算和设计方法的比较,提出端板厚度计算过程中考虑计算撬力作用更合理,并指出GB 50017-2003中端板厚度计算没有考虑撬力实际大小,过于保守。     

不同构造端板连接中高强度螺栓受力特性研究

通过4个不同构造钢结构梁柱端板连接试件在单调荷载下的破坏试验,研究了不同构造端板连接中高强度螺栓的受力特性,给出了螺栓拉力一荷载、螺栓弯矩一荷载变化曲线以及螺栓拉力分布状态,研究了节点形式、端板加劲肋、节点域柱腹板加劲肋等因素对螺栓受力特性的影响．试验结果表明：受拉区螺栓同时承受拉力和弯矩、端板加劲肋和柱腹板加劲肋对螺栓拉力发展变化和分布状况影响较大;不同的节点计算模型适用于不同的节点构造．     

抗拉连接高强度螺栓的工作性能及设计计算

分析了抗拉连接高强度螺栓的工作性能,指出高强度螺栓的抗拉承载力与很多因素如连接板翼缘和螺栓的刚性性质,撬力,预拉力等有关。当连接板翼缘的刚度较小时,其弯曲变形将造成明显的撬力,从而增大了螺栓力,使整个连接过早破坏,考虑到撬力的作用,各种设计方法被提出来,我国现行《钢结构设计规范》GB50017中没有具体的撬力设计公式,只是在螺栓抗拉强度设计值公式中引入系数0．8来考虑撬力,设计应用较方便,但高强度螺栓抗拉承载力计算方法过于保守,其设计值明显低于国外标准,建议对高强度螺栓的抗拉承载力设计值予以适当提高。     

外伸端板加劲肋设计及初始转动刚度模型

针对外伸端板连接中,端板加劲肋设计无规可循的问题,从翼缘内外螺栓均匀受力的要求出发,考虑加劲肋传递拉力的有效性,在要求加劲节点和端板厚为2^1/2倍的未加劲节点刚度相等的原则下确定了翼缘和加劲肋传递拉力的合理比例,最后导出了对端板外伸加劲肋的设计要求.基于等效梁理论和刚度组件法,提出了端板外伸连接节点初始转动刚度的计算公式,与ANSYS结果和相关试验结果的比较表明,初始刚度公式精度良好,并且计算过程简单易行,有望在工程中得到应用.     

螺栓端板连接中柱翼缘和腹板加强方法

为加强梁柱端板螺栓连接部位的柱翼缘和柱腹板,采用有限元法对梁柱端板螺栓连接部位进行了细致分析,提出了柱翼缘贴板,贴板与柱翼缘焊接的方法,给出了贴板厚度的计算公式;且贴板可以很好的消除螺栓周围柱翼缘的弯曲冲切变形,达到与加厚节点区柱翼缘同样的效果.设计了柱腹板"Morris"加劲肋能够同斜向对角加劲肋一样,大幅度减小节点域剪切变形,且不影响螺栓的排列.柱翼缘加贴板可以取代加厚节点区柱翼缘,节点域柱腹板可采用"Morris"加劲肋加强.     

外伸端板节点火灾行为的试验研究和理论分析

为得到外伸端板节点的抗火性能,使用火灾试验炉对4个足尺H型钢外伸端板节点进行火灾行为的试验研究,结果表明:柱的翼缘屈曲和端板弯曲变形是引起节点破坏的主要因素,加劲肋可以提高节点的临界温度60℃左右.此外,端板厚度对节点抗火性能有明显影响.并利用非线性有限元软件对试件进行火灾反应分析,得出节点的温度分布和节点转角-温度关系.有限元分析和试验结果对比表明,取得了较好的一致,验证了用有限元进行火灾反应分析的正确性和可行性.     

梁柱端板螺栓连接强度和刚度的有限元分析

对9个端板螺栓节点在单调荷载作用下的刚度和强度等性能进行了非线性有限元分析,总结了端板厚度和高度、螺栓布置以及柱翼缘和腹板厚度对端板螺栓节点连接强度和刚度的影响.     

加劲肋对外伸端板连接火灾下破坏模式的影响

为研究外伸端板连接节点火灾下的破坏模式及承压加劲肋厚度对节点耐火性能及柱稳定性的影响,研究了热力耦合作用下节点的响应.采用钢结构设计理论和非线性有限元分析方法研究了节点火灾下的破坏模式、承压加劲肋的失稳及加劲肋厚度对节点耐火性能及柱稳定性的影响.结果表明:火灾下节点的破坏模式为:首先在端板和柱翼缘承拉区发生弯曲大变形,之后承压部分局部失稳并最终导致节点丧失承载力;承压加劲肋厚度对节点耐火性能有较大影响,火灾下加劲肋受到不断加大的热应力作用,但其临界应力随材料刚度退化而不断降低,较薄的承压加劲肋易发生失稳并引发柱腹板局部屈曲导致节点失效.适当增加承压加劲肋厚度可防止加劲肋的屈曲并有利于柱火灾下的稳定.     

铝合金T形受拉接头撬力影响因素有限元分析

通过有限元参数分析研究了影响螺栓连接铝合金T形受拉接头撬力的一些因素,包括:T形件翼缘厚度,预紧力的大小,T形件及螺栓材料,边距系数大小.通过分析有限元计算结果,研究了这些因素对撬力大小的影响.     

摩擦型高强度螺栓连接可靠度的研究

为使摩擦型高强度螺栓连接设计计算更趋合理,结合大量有关摩擦型高强度螺栓的试验资料,通过对影响高强度螺栓连接承载能力的多种主要随机因素的分析,利用一次二阶矩实用概率理论,给出了一种当高强度螺栓连接达到最大设计容许承载力时的可靠度的评估方法,并结合具体算例验证了该方法的可行性.     

波纹钢板纵向接缝高强度螺栓连接承载力研究

为研究波纹钢板纵向接缝高强度螺栓连接承载力,考虑钢板厚度、钢板面层是否热浸镀锌等因素,对波纹钢板连接试件进行静力拉伸试验,并设计同等条件下平板连接试件试验为对照组.从试件的破坏模式、纵向接缝的滑移荷载、极限荷载、滑移位移和极限位移等方面进行分析.研究结果表明:热浸镀锌对连接试件的极限荷载基本无影响;当连接试件发生孔壁承压破坏时,波纹连接试件极限荷载比同等条件下平板连接试件高12%～20%,两者极限位移相差不大;当连接试件发生螺杆剪坏时,两者极限承载力基本相同,平板连接试件极限位移约为波纹板连接试件的1.3～1.7倍.通过规范计算结果与试验结果的对比分析,建议波纹钢板纵向接缝高强度螺栓连接的承载力偏于安全地按JGJ 99—2015计算.