狗骨式节点考虑残余应力影响的性能分析

采用Ansys分析软件模拟狗骨式节点焊接过程,并计算了构件残余应力分布,对构件施加低周反复荷载,分析了狗骨式连接的滞回性能。结果表明:焊缝强度是影响节点滞回性能和极限承载力的主要因素。     

新型钢结构梁柱节点关键部位的应力分析

采用ANSYS有限元分析软件,比较分析翼缘加强型狗骨式节点、狗骨式节点、扩翼式节点和普通刚性节点4种模型在单调荷载作用下关键部位的应力分布情况.结果表明:翼缘加强型狗骨式节点和狗骨式节点塑性铰外移效果显著,而且不需加大柱的截面;而翼缘加强型狗骨式节点与狗骨式节点相比较可知,由于梁翼缘截面的扩大有效地减小了焊接接头的应力值,梁端焊缝负担得到缓解.     

可恢复功能装配式开洞槽钢梁柱节点力学性能及受力机理研究

震后可恢复功能的关键是保证震后节点的主要部件不发生塑性变形,只需要更换局部构件即可恢复节点的受力性能。基于此,提出了一种新型的可恢复功能装配式钢结构开洞槽钢梁柱节点,节点通过翼缘盖板连接悬臂梁段和开洞槽钢组合梁段,在对悬臂梁段加强的同时将翼缘盖板进行了狗骨式削弱处理,将塑性铰转移到可更换的翼缘盖板上。对5个不同参数的节点算例进行了有限元模拟,主要考察了翼缘盖板厚度、中间螺栓间距、狗骨削弱段宽度和单侧螺栓数量等参数变化对节点受力性能和可恢复功能的影响,获得了各节点算例的荷载-位移曲线、节点破坏模式、相对滑移曲线、应力曲线等。研究结果表明:这种新型的可恢复功能装配式钢结构开洞槽钢节点具有良好的承载能力,能够实现震后可恢复功能要求;翼缘盖板狗骨式设计可很好地实现节点损伤控制;翼缘盖板的厚度主要影响节点的屈服荷载及峰值承载力;翼缘盖板中间螺栓间距大小不会影响节点的屈服荷载,但会影响节点的峰值承载力。     

装配式钢结构焊接方式及施工安全控制研究

以山东省济南市某装配式钢结构住宅为例,选择施工中采用的重点钢柱焊接、梁柱螺栓连接、钢结构校正等施工工艺及方法进行研究,总结钢结构位置校正、提高焊接效率、螺栓连接质量的问题。通过焊接设计及现场数据,基于ABAQUS软件选择最合适的钢柱焊接的有限元模拟方法。     

焊接残余应力对钢框架梁柱节点抗震性能影响研究

以钢框架梁柱节点为研究对象,利用ABAQUS有限元分析软件"生死单元"功能模拟了瞬态焊接过程,得到了焊接温度场的分布,采用顺序耦合法得到了焊接应力场的分布。在此基础上,针对有、无考虑焊接残余应力的两种有限元模型,分析了焊接残余应力对节点的滞回性能和断裂性能的影响。研究结果表明,焊接残余应力对钢框架梁柱节点的影响明显,在设计和施工时应予以注意并采取相应的防范措施。     

焊接应力与损伤对钢框架梁柱节点抗震分析

以钢框架梁柱节点为研究对象,利用ABAQUS有限元软件"单元生死"功能,使用Fortran编辑DFLUX子程序,模拟瞬态焊接过程,得到温度场的分布,采用顺序耦合法,得到焊接应力场的分布。在此基础上,针对有无考虑焊接残余应力以及损伤模型的四种有限元模型,分析焊接残余应力及损伤对节点滞回性能和断裂性能的影响。研究结果表明,焊接残余应力与损伤模型对钢框架梁柱节点影响明显,在设计和施工时应予以注意,并采取相应的防范措施。     

钢框架梁柱刚性连接节点有限元分析

分析了美国北岭地震和日本阪神地震中节点脆性破坏的原因,介绍了几种抗震性能较好的节点连接形式,并通过对钢框架梁柱刚性连接节点中的普通型、狗骨式和腹板开孔型节点进行有限元分析,得到了这3种节点在弹性阶段和弹塑性阶段的应力发展状况及应力分布。     

钢框架梁柱栓焊混合连接计算方法的探讨

翼缘焊接腹板栓接的梁柱栓焊混合刚性节点是钢框架梁柱现场连接的主要形式之一,该节点需满足"强节点"的设计原则.传统的栓焊混合节点计算仅考虑翼缘抗弯和腹板抗剪,《高层民用建筑钢结构设计规范》(JGJ 99-2015)借鉴日本规范,给出了钢梁腹板承担梁端弯矩的计算方法.基于常用的热轧型钢截面,对比了考虑翼缘与腹板均参与抗弯的栓焊节点新算法与仅考虑翼缘抗弯的传统算法之间的差别.结果表明:腹板对梁柱节点的极限抗弯承载力提高有限,腹板抗弯承载力占梁柱连接的极限抗弯承载力的比值为8％～14％;对常用HN型钢,即便考虑腹板抗弯,仍然无法满足《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99-2015)公式(8.2.1-1)Mju≥αMp,还需要采用加强型连接或狗骨式节点.由于腹板螺栓的抗弯中心距明显小于翼缘的抗弯中心距,用腹板螺栓抗弯不太经济.腹板配置受弯螺栓数量远超抗剪所需螺栓,并造成连接板尺寸过大,相比单纯加强翼缘反而更浪费材料.梁柱节点需进行小震弹性和极限承载力的两阶段设计,实际工程案例表明,跨高比较大的钢梁腹板螺栓一般由弹性设计控制,跨高比较小时由极限承载力控制.     

钢框架体系梁柱连接节点设计

1、概述钢框架体系中,梁-柱连接节点起到传递弯距和剪力的作用,不但影响到结构承载力的可靠性,而且直接影响工程造价。自1885年美国兴建第一座高层钢结构建筑以来,梁柱连接经历了普通螺栓连接-铆钉连接-焊接连接-高强螺栓连接的发展过程。按照梁柱连接的转动刚度与连接构造之间     

钢结构焊接残余应力的ANSYS分析

基于ANSYS平台给出了焊接残余应力数值模拟的计算流程，模拟各种条件下焊接接头残余应力大小和分布，掌握影响残余应力的主要因素，有利于优化焊接工艺设计的改进，指导钢结构工程的连接节点设计与施工。     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验与数值模拟

为研究不同螺栓强度等级对新型装配式半刚性混凝土梁柱节点抗震性能的影响,分别对螺栓等级为5.6级和8.8级的梁柱节点进行了足尺试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对现浇节点和5.6级螺栓连接的试验节点进行了数值模拟。结果表明:基于5.6级和8.8级螺栓连接的半刚性梁柱节点均具有良好的抗震性能和耗能能力,2组梁柱节点构件的刚度均随着位移等级的增加而逐渐降低,与5.6级螺栓连接的节点相比,8.8级螺栓连接的节点刚度退化速率较快,且正向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的85.42%,负向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的83.68%; 有限元模拟结果具有较高的准确性,能够很好地反映节点构件的抗震性能; 与现浇节点对比发现,现浇节点在耗能能力方面比试验节点好,但试验节点的极限承载力要优于现浇节点; 所得结论可为装配式半刚性梁柱结构的抗震设计提供依据,为新型装配式梁柱节点构件的发展及应用提供参考。     

盖板加强型狗骨式节点的性能分析

基于对"强节点弱构件"这一概念的深化,对现有梁柱延性节点形式实行改进,即局部加大梁端焊缝截面,而且在离梁端一定距离处又适当削弱梁翼缘尺寸(以下称盖板加强型狗骨式节点),使梁端塑性铰外移的同时,梁柱节点既有较强的承载能力,又具备较好延性。利用ANSYS软件对盖板加强型狗骨式节点、狗骨式节点、盖板加强式节点以及普通型四种形式节点进行循环荷载下的非线性有限元分析,分析结果表明:盖板加强型狗骨式节点由于将塑性铰外移,增强了结构的耗能能力及延性性能,而又使节点的承载能力和初始刚度明显高于狗骨式节点,相对于盖板加强式节点,梁端翼缘截面尽管加强,但由于在离梁端一定距离处又适当削弱梁翼缘尺寸,不需要加大柱截面,从而达到节约钢材的目的。     

钢构架中H型钢梁柱刚性接头设计探讨

目前锅炉钢构架中梁柱的刚性连接形式大部分采用梁腹板以螺栓连接,梁翼缘板采用全焊透的形式与柱连接.以H型钢为研究对象,通过时这种传统的梁柱连接及其他四种不同的连接形式进行非线性有限元分析,提出新的梁柱刚性连接节点的设计思想,即在梁柱连接区梁端采取扩大翼缘板宽度,同时柱端增加加劲肋,避免在连接焊缝区域产生应力集中的现象,使因应力过大而产生的塑性铰远离连接区,提高节点的承载性能.     

钢构架中H型钢梁柱刚性接头设计探讨

目前锅炉钢构架中梁柱的刚性连接形式大部分采用梁腹板以螺栓连接,梁翼缘板采用全焊透的形式与柱连接。以H型钢为研究对象,通过对这种传统的梁柱连接及其他四种不同的连接形式进行非线性有限元分析,提出新的梁柱刚性连接节点的设计思想,即在梁柱连接区梁端采取扩大翼缘板宽度,同时柱端增加加劲肋,避免在连接焊缝区域产生应力集中的现象,使因应力过大而产生的塑性铰远离连接区,提高节点的承载性能。     

穿墙螺栓加固矩形中空型钢梁-柱T形节点有限元分析

采用非线性有限元模型对穿墙螺栓加固矩形中空截面(RHS)梁-柱T形节点进行分析。对不同梁高-墙厚比(h/t)和不同的螺栓布置进行试验,得到柱附近的完整响应和腹板屈曲,试验结果验证了该模型的有效性。然后将该模型应用于参数研究,研究梁高厚比(h/b)、跨高比(L/h)、柱厚-梁高比(B/h)以及腹板焊接螺栓强屈比(M/Mp)的影响。(L/h)由4.9增至7.9时,控制节点的(M/Mp)由0.57增至0.77,加固节点的(M/Mp)由0.71增至1.0。同样,建立加固件的(h/b)和(B/h)限值,使得RHS柱达到其全塑性力矩。在墙梁上焊接螺栓,其延性显著增强、强度略有提高。     

X形插板连接型钢结构梁柱节点受力性能

为提高采用梁柱栓焊连接节点的变电站的安装施工效率,考虑变电站钢结构受力性能特点,提出在方钢管柱4个角部的45°方向焊接柱端钢板,钢梁端部焊接梁端钢板,然后通过高强螺栓连接梁端钢板和柱端钢板形成一种新型X形插板连接型钢结构梁柱装配式节点。设计了4个具有不同梁端钢板厚度和螺栓直径的节点模型并进行了受力性能试验。采用ABAQUS软件建立了节点模型并验证了模型的准确性,基于校核后的节点有限元模型分析了柱端钢板厚度和螺栓数量对节点受力性能的影响。结果表明:节点破坏主要发生在钢梁与梁端钢板焊缝连接处; 增加梁端钢板厚度和螺栓直径能显著提高节点的转动刚度和承载力,但仍为半刚性连接节点; 增加柱端钢板厚度和增加螺栓数量可以减小柱端钢板的损伤,但对梁端钢板损伤几乎不产生影响,同时增加螺栓数量的设计方式还可以提高节点的承载力。     

钢筋混凝土中间层边节点模型化方法研究

钢筋混凝土梁柱节点区非弹性变形包括梁纵筋黏结滑移和节点核心区剪切变形,对钢筋混凝土梁柱组合体的受力性能影响较大,在有限元模型中合理地考虑节点区的这两种非弹性变形是数值计算的难点和关键。利用OpenSees结构分析平台中的梁柱节点单元,根据中间层边节点的受力特点和试验结果,通过对钢筋滑移分量和剪切块分量的计算模型、参数计算方法进行改进,提出了修正梁柱节点单元模型,并以多组试验结果为依据,校核了修正梁柱节点单元模型计算的准确性和适用性。分析结果表明：修正梁柱节点单元模型能有效模拟中间层边节点的整体受力性能和局部非弹性变形特性;改进的梁纵筋滑移模型能更合理地模拟贯穿节点梁纵筋的受力特性;改进的剪切块计算模型能准确模拟节点核心区的剪应力大小,以及两个不同加载方向的节点剪应力差异。     

一种新型无内隔板梁柱节点有限元分析

采用有限元软件ANSYS,对根据实际工程加固中提出的新型无内隔板节点的极限承载力进行了进一步有限元研究,分析该类矩形钢管柱无内隔板梁柱节点在各加载阶段的位移变化和应力分布情况,考查其破坏形式,并比较了该类节点在不同梁柱截面尺寸下的极限承载力,得到该类节点极限承载力与梁柱尺寸的变化规律,为今后该节点的广泛工程应用提供参考依据。     

厚板焊接残余应力有限元分析

根据热弹塑应力理论、有限元增量理论,利用大型有限元软件ANSYS对于厚板建立有限元模型,模拟分层焊接过程,查看不同分层过程对厚度方向残余应力分布的影响。研究I形、V形、X形坡口焊接,分析不同坡口形式对焊接残余应力的影响。分析结果表明,厚板分层焊接能降低焊接残余应力,坡口的选择对残余应力有明显影响。为残余应力的理论分析提供参考。     

基于等效结构应力的钢框架焊接梁柱节点低周疲劳评估

在地震作用下钢框架梁柱焊接节点会发生低周疲劳现象,进而导致结构发生破坏。本文基于等效结构应力法提出一种高层钢框架梁柱焊接节点低周疲劳评估方法。首先,结合有限元多尺度模拟方法,建立包含翼缘及腹板焊缝细节的钢框架梁柱焊接节点多尺度模型。其次,利用不同单元尺寸多尺度模型,验证结构应力的网格不敏感特性,进而通过等效结构应力法评估钢框架梁柱焊接节点的疲劳寿命。结果表明,采用等效结构应力法可消除网格的敏感性,在往复荷载作用下,靠近工艺孔焊缝应力水平高于远离工艺孔焊缝,翼缘中心焊缝寿命最低,裂纹最先产生于翼缘焊缝中心处,评估方法为实际工程提供技术支持。