木梁柱螺栓钢填板节点转动性能理论计算方法

文章首先通过单调加载试验研究胶合木梁柱螺栓钢填板节点在弯剪复合作用下的转动性能,随后基于Johanson屈服模型提出胶合木梁柱钢填板螺栓节点在弯剪复合作用下的极限承载力和节点刚度的计算方法;同时提出节点弯矩转角曲线的理论预测模型.理论计算与试验结果相比具有较高的准确性.最后,基于节点承载力的理论计算方法分析节点抗剪承载...     

波纹腹板H型钢梁柱铰接节点静力性能试验研究及有限元分析

通过对2个波纹腹板H型钢梁柱铰接节点的静力试验,分析了波纹腹板H型钢梁柱铰接节点的静力承载能力,研究了波纹腹板H型钢梁柱铰接节点各截面的内力分布,并将试验结果与传统H型钢梁柱铰接节点设计公式的计算结果进行了对比,验证了传统H型钢梁柱铰接节点设计公式的可靠性。采用有限元分析软件ABAQUS对节点进行了有限元分析,将有限元分析得到的荷载-位移曲线与试验结果进行对比,验证了有限元分析的合理性。采用ABAQUS对节点进行了参数分析,研究了端板厚度、梁连接板、柱连接板厚度与波纹断点对节点承载力的影响。研究结果表明：现有的H型钢梁柱铰接节点实用设计公式在设计波纹腹板H型钢梁柱铰接节点时安全可靠;常用的端板和连接板构造方式适用于波纹腹板H型钢梁柱铰接节点;腹板与端板焊接处波纹的断点不影响波纹腹板H型钢梁柱铰接节点的力学性能。     

空间结构半刚性C型节点优化及转动性能试验研究

提出了一种新型空间半刚性C型节点。为使该节点具有较好的转动能力及耗能能力,基于“强节点、弱构件”的抗震基本原则,提出了“强连接、弱板件”的空间半刚性节点。首先根据规范及理论分析初步确定节点各组件的合理尺寸;然后运用ABAQUS有限元软件建立非线性有限元模型,对节点各组件的尺寸进行优化,确定合理的组件尺寸。通过有限元分析和试验对该节点的性能进行研究。结果表明：该空间半刚性C型节点在弯矩荷载作用下表现出了较好的受弯承载能力和延性;节点刚度及承载力均随锥头侧连接板厚度、前端板厚度的增加而增大。节点锥头部分的材料本构模型选取对有限元分析结果的影响显著,采用三折线模型模拟所得结果更为精确。     

残损古建筑木结构单向直榫榫卯节点抗震性能试验研究

现存古建筑木结构均有不同程度的残损,而榫卯节点的残损对整体结构的安全性影响最大。为了研究不同残损类型、不同残损程度对单向直榫榫卯节点抗震性能的影响,制作了7个缩尺比例为1∶4.8的单向直榫榫卯节点模型,包括1个完好节点模型、3个人工模拟榫头真菌腐朽的残损节点模型和3个人工模拟榫头虫蛀的残损节点模型。榫头真菌腐朽和榫头虫蛀分别采用在榫头表面钻孔和在榫头钻通孔的方法来模拟。通过低周反复加载试验对单向直榫榫卯节点的破坏特征、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律和耗能性能等进行了研究。试验结果表明：单向直榫榫卯节点的破坏形态主要为榫头部分拔出、榫卯接触处挤压变形,柱和枋基本完好;所有节点的弯矩-转角滞回环形状呈反S形,且残损程度越大,滞回环捏拢效应越明显;残损节点的转动弯矩、刚度和耗能能力明显低于完好节点,且随着残损程度增加逐渐降低;相同残损程度的人工模拟真菌腐朽节点的弯矩和刚度大于人工模拟虫蛀节点,但耗能能力低于人工模拟虫蛀节点。     

胶合木梁柱螺栓-钢填板节点转动性能研究

通过4组22个胶合木梁柱螺栓-钢填板足尺节点试件的单调和低周反复加载试验以及有限元数值模拟研究梁柱螺栓-钢填板节点的转动性能。试验研究表明,胶合木梁柱螺栓-钢填板节点性能主要取决于螺栓和螺孔周边木材的承压能力;节点加载初期的螺孔间隙和加载后期木材横纹裂缝张开均会导致节点刚度显著下降;同等条件下,节点初始刚度和极限弯矩随螺栓直径的减小而减小,节点初始刚度随螺栓边距的增加而减小。对试件进行有限元分析结果表明,基于有限元分析软件建立的节点三维实体模型对于节点的初始刚度和极限弯矩有较好的模拟精度(误差20%以内)。此外,模型参数分析表明,在更大取值范围内(螺栓直径12~28 mm,螺栓边距30~70 mm),螺栓直径和边距对节点性能的影响与试验结果一致。     

双面连接的Z型全螺栓梁柱连接节点的抗震性能试验研究及有限元分析

为减小地震对梁柱节点的破坏并保证稳定的连接性能,提出一种双面连接的Z型全螺栓梁柱连接节点,并以刚性连接的设计理念设计了两组试件.对新型节点和传统节点试件进行了拟静力试验研究以及有限元对比分析,获得了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力以及刚度退化等抗震性能.结果表明:双面连接的Z型全螺栓梁柱连接节点的...     

传统民居穿斗式木结构栓榫节点抗震性能试验研究

以川西传统民居穿斗式木结构中的栓榫节点为研究对象，参照当地典型工程，制作了4个缩尺比为1∶1.33的榫卯节点，并对其进行低周反复加载试验，得到了栓榫节点的破坏形态、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律以及耗能能力等抗震性能指标；利用ABAQUS软件建立有限元模型，分析梁截面高度和栓子截面尺寸对榫卯节点承载力的影响。结果表明：节点的破坏形态主要为半榫节点榫头拔出、采用方形栓子节点榫头发生剪切破坏、采用圆形栓子节点榫头发生折断破坏；柱子基本完好，榫头破坏较为严重；所有节点的弯矩-转角滞回曲线均呈Z形，滞回环的捏拢效应较为明显；采用方形栓子节点的受弯承载力、转动刚度和耗能能力均大于半榫节点，且随着方形栓子截面尺寸的增大而逐渐增大；栓榫试件破坏时节点转角均大于半榫试件，说明栓子的存在能够提高榫卯节点的变形能力；枋截面高度对榫卯节点承载力影响较大，方形栓子边长和圆形栓子直径分别为10~30mm和10~20mm时较为合理。研究结果可为传统民居穿斗式木结构的定量参数化设计和抗震性能分析提供参考。     

钢框架梁柱连接节点转动刚度试验研究

为了探讨钢框架梁柱连接节点的转动刚度和破坏模式,针对常见梁柱节点类型,包括全焊接连接、外伸式端板螺栓连接、T型钢螺栓连接、上下翼缘及腹板角钢螺栓连接等,进行了单向加载试验研究。试验结果表明,各类节点的总转角均超过了0.05 rad,塑性转角均超过了0.04 rad;节点域剪切变形较大,特别是全焊接节点,使节点转动刚度显著降低;当连接较强时,框架梁可以在连接破坏之前形成塑性铰;当连接较弱时,连接件容易因过度变形而破坏。通过对试验数据的分类整理分析,梁柱节点总转角可以分成节点域转角和连接转角两大部分,给出了常见节点类型在弹性阶段的转角及转动刚度简化计算方法,并与试验结果进行了对比,计算结果与试验结果吻合较好。     

木结构榫卯节点耗能加固有限元分析

我国西南、西北等地区存在着量大面广、危险性大的木构架承重建筑,严重威胁人民生命财产安全,急需进行加固修复.本文提出了一种新型木结构榫卯节点的加固方式:耗能软钢加固,并采用大型有限元软件ABAQUS对其在低周反复荷栽作用下的抗震性能进行研究.通过对比加固前后榫卯节点的滞回曲线、骨架曲线等参数,可知加固后的节点刚度增大,耗...     

装配式半刚性节点性能试验分析

为了能更综合更真实的反应装配式梁柱节点在实际工程中的各项力学性能指标,以便检测节点的抗震性能,本文提出采用高强螺栓作为装配式梁柱连接节,为了能验证该节点具有较好的变形性能,我们对装配式构件进行力学性能试验分析.本次试验采用高强螺栓作为连接节点分析,主要是对高强螺栓在作动器多方面进行拟静力试验,观察其整体性能的变化,并对...     

古建筑榫卯节点刚度分析

研究古建筑榫卯节点刚度取值,对古建筑的保护修缮加固具有重要意义.以木结构建筑为例,从基本承重构件梁柱的微元开始,导出木梁木柱的挠曲线方程,用弹簧作为榫卯节点约束,以边界条件输入,导出榫卯节点刚度值;以钟楼为工程实例,建立ANSYS有限元模型,对结果和实测数据进行对比分析.结果表明,本文提出的计算方法,适用于木结构古建筑的榫卯节点刚度分析计算.     

巴掌榫和抄手榫维修圆木柱的试验研究

共进行了7根采用巴掌榫和抄手榫维修加固的圆木柱试验研究。研究结果表明:仅采用巴掌榫维修圆木柱的承载力较对比试件降低8%,延性系数降低26%。但采用钢箍或CFRP布加强后,端部替换圆木柱的承载力和延性系数均可恢复。仅采用抄手榫维修圆木柱的承载力较对比试件未降低,但延性系数降低19%。采用钢箍加强后,端部替换圆木柱的承载力和延性系数均可完全恢复;采用CFRP布加强后,端部替换圆木柱承载力较钢箍加强试件还可提高30%,延性系数还可提高21%。     

弦支式互承网格结构受力性能试验及有限元分析

互承网格结构是一种由杆件相互搭接所构成的空间结构,具有节点构造简单、安装快速、结构杆件与建筑表皮一体化等特点,但是存在结构刚度相对较小的问题。在不改变互承网格构形的前提下,为了改善其力学性能,提出了弦支式互承网格结构。该结构通过树状撑杆将上弦互承网格与下弦索相结合,实现协同工作。以跨度为4m的弦支式互承网格结构模型为研究对象,通过静力加载试验验证了该结构可行性,并分析了其在试验荷载下的受力性能。通过有限元分析了实际尺度弦支式互承网格结构模型的受力性能,通过参数分析研究了矢跨比和预应力对结构的影响。研究结果表明：在试验荷载下,弦支式互承网格结构可以有效降低互承网格的位移与应力,测点位移降幅为30%以上,测量截面应力降幅为15%以上;在均布荷载作用下,弦支式互承网格结构的上弦杆件最大应力具有旋转对称性,结构稳定承载力高于常规互承网格结构,相同荷载下位移明显小于常规互承网格结构;弦支式互承网格结构最大位移随着矢跨比增大而减小,矢跨比过大时会导致树状撑杆长度较大,导致结构稳定承载力下降。     

气撑式张弦结构静力试验研究及有限元分析

基于气撑式张弦结构的受力特点,设计制作2.5 m跨度的纺锤形气撑式张弦结构模型,研究在跨中两点集中荷载作用下结构变形和内力分布规律,考察内气压对结构受力性能的影响。通过对结构极限状态的分析,研究结构的破坏形态及失效机理。利用ANSYS软件构建了纺锤形气撑式张弦结构精细化有限元模型,实现结构从放样态到充气态再到受荷态的全过程数值模拟,并与试验结果进行了对比分析。结果表明：有限元分析与试验结果吻合较好,两种方法获得的结构位移和内力值均比较接近;试验模型在集中荷载达到1.98 kN时达到极限状态,失效模式表现为上弦构件的局部屈曲破坏和气囊端部膜材出现褶皱。     

穿斗式木结构通榫节点抗震性能研究及#br# 数值模拟分析

为研究穿斗式木结构通榫节点的抗震性能,对通榫节点缩尺模型进行低周往复荷载试验,分析节点的弯矩-转角滞回曲线及其骨架曲线、刚度退化规律、变形与耗能能力。采用ABAQUS非线性有限元软件对通榫节点进行数值分析,所得模拟结果与试验结果吻合较好。研究结果表明：通榫节点弯矩-转角滞回曲线捏缩效应明显,且随枋截面高度的增加而愈加明显;在加载过程中,枋在柱卯口处发生滑移,且滑移量随转角的增大而增大;节点的等效黏滞阻尼系数随着枋截面高度的增大而减小;通榫节点具有较好的延性和较大的承载力,加载转角达到0.22rad时,枋出现较大的挤压塑性变形,但未发生材料破坏。枋横纹应力达到其抗压强度,而柱顺纹应力尚未达到其极限抗压强度。     

波纹板螺栓连接受力性能试验研究及有限元分析

金属波纹板作为筒仓仓壁多采用螺栓搭接的连接方式。为了解这种连接方式的受力特性,将螺栓数目和波纹板板厚作为变化参数,设计了多组试验试件;通过试件的静力拉伸试验,研究了波纹板螺栓连接受剪破坏现象和力学性能;建立了包含多种接触面的三维有限元分析模型,通过对比试验和有限元分析结果,验证了有限元分析模型的有效性并以此有限元分析模型进行参数分析,研究了板厚和波高对波纹板螺栓连接受力性能的影响。结果表明：波纹板连接件的承载力较相应平板连接件下降较为明显,螺母与板件接触面上的贴合程度是二者差异的主要因素;波纹板的板厚对连接性能影响较大,而波高影响较小,但当波高减小到0 mm时即平钢板螺栓连接,受剪承载力和极限位移均发生较大变化。     

竖向荷载作用下柱列支撑体系受力性能试验研究及有限元分析

为研究柱列支撑体系的受力性能和验证有限元方法分析该问题的可靠性,对带有不同初始几何缺陷分布的单层和双层柱列支撑体系进行静力模型试验研究。研究结果表明:由于试验模型中柱和水平撑杆的初始几何缺陷的随机分布,水平撑杆受压力或拉力也是随机的;双层柱列支撑体系的极限承载力高于单层柱列支撑体系的极限承载力,且双层柱列支撑体系中的水平撑杆减小柱的计算长度超过柱高的一半;柱列支撑体系的失稳破坏是由于单柱失稳破坏引发的。采用有限元模型对试验进行了模拟验证,计算结果与试验结果吻合良好。     

世博轴阳光谷钢结构节点试验研究及有限元分析

世博轴阳光谷单层网格结构采用了一种全新的节点形式,其主要设计思路是矩形钢管杆件仅上下翼缘板及两根内力最大杆件的腹板与节点核心区焊接。根据不同的加工工艺,节点核心区有以加劲板连接的两块端板和实心圆柱体两种构造形式。为直观了解节点的受力性能、破坏机理和承载能力,保证连接节点的安全可靠,并验证通过不同工艺加工的节点能够满足设计要求,选取3个阳光谷中的10个典型节点进行了足尺试验研究。试验结果表明,所采用的节点形式具有足够的安全储备,可以满足“强节点弱杆件”的设计要求;节点核心区为实心圆柱体的构造形式,应力水平较     

喷涂混凝土夹心剪力墙抗震性能试验研究及有限元分析

为研究喷涂混凝土夹心剪力墙的抗震性能,完成了7个试件的拟静力试验。试件的主要变化参数为墙厚及边缘构件。试验结果表明：夹心墙的2层或3层混凝土及其配筋可作为整体共同承担竖向压力及水平力;试件的破坏形态包括压弯破坏和剪切破坏,增加边缘构件的竖向钢筋导致试件发生剪切破坏;试件的水平力-位移滞回曲线有一定程度的捏拢;压弯破坏的试件,极限位移角为1/76~1/103,设置边缘构件的试件,其极限位移角约为没有边缘构件试件的1.3倍,增加墙厚对极限位移角影响不大;剪切破坏的试件,其耗能能力小于压弯破坏的试件;可采用剪力墙承载力公式计算夹心墙在轴压力作用下的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力。采用MSC. Marc（2010）对夹心墙试件进行非线性有限元分析得到了水平力-位移骨架曲线、裂缝分布及承载力,与试验结果吻合较好。