方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点抗震性能试验

目的 研究不同参数下的隔板贯穿式方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点的抗震性能.方法 对2组共6个隔板贯穿式方钢管混凝土柱-H型钢梁足尺节点试件进行低周往复荷载试验,并且完成节点的非线性有限元分析,明确各试件的破坏过程及特征,并对节点的承载力、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能指标进行分析.结果 隔板贯通节点滞回曲线饱满,具有较强的耗能能力,同时从强度和刚度退化曲线中可以观察到退化现象,并且满足“强柱弱梁,强节点,弱杆件”的设计原则.结论 改变贯穿隔板的厚度对节点的抗震性能、延性性能以及刚度和强度退化影响不是很明显,但是随着隔板厚度的增加节点的抗震性能逐渐增强;改变贯穿隔板的外伸长度对节点的抗震性能有一定的影响.     

方钢管混凝土柱—钢梁节点静力受拉性能研究

为研究方钢管混凝土柱与钢梁翼缘连接的受力性能,对隔板贯通节点梁翼缘受拉模型进行了十个节点试件的静力拉伸试验,试验结果表明,隔板贯通节点具有较高的承载力和良好的延性.采用ANSYS程序对了节点进行了单调加载分析,非有限元分析得出的荷载-位移曲线与试验结果吻合较好.在此基础上对隔板贯通节点进行了参数分析,研究结果表明:影响节点受力性能的主要因素是隔板的厚度、浇注孔径和钢管的宽厚比,在钢管中填充混凝土可以显著提高节点的屈服承载力和刚度,加大隔板与翼缘连接处的圆弧半径有利于改善节点的受力性能,避免节点发生脆性破坏.     

铝合金盘式节点静力性能的有限元参数分析

为研究几何参数对盘式节点承载力及刚度的影响,得到影响节点承载力及刚度的关键几何参数,以试验数据为基础,利用大型通用有限元分析软件ABAQUS,针对盘式节点的5个主要几何参数进行抗弯承载性能及初始刚度参数分析.分析结果表明:铝合金工字型杆件腹板高度增加,节点承载力及初始刚度近似成线性提高;腹板厚度增加,节点承载力有所提高,节点初始刚度有所降低,但变化幅度较小;翼缘厚度增加,节点承载力及初始刚度提高,且提高幅度较大;节点盘厚度增加,节点承载力有所提高,节点初始刚度有所降低,变化幅度先大后小;节点盘半径对节点静力性能影响不大.建议通过增大铝合金盘式节点工字型杆件腹板高度及翼缘厚度的方式,改善节点受力性能.     

厚度比对圆钢管-横向板相贯节点静力性能的影响

为了分析横向板厚度与圆钢管管壁厚度之比(简称厚度比)对圆钢管-横向板相贯节点受力性能的影响,建立了T形、十字形圆钢管-横向板相贯节点的有限元模型,阐述了有限元建模特点,确定了节点局部变形和刚度的获取方法,经对比,确定0.08塑性应变准则为节点承载力的判定方法.根据大量有限元计算结果分析了厚度比对T形、十字形节点承载力和节点轴向初始刚度的影响.研究结果表明:节点轴向承载力和初始刚度随着厚度比的增加而增大,但增幅降低,厚度比大于0.8时影响较小,可忽略不计,厚比为0.4~0.8时,其对节点承载力和刚度有一定的影响.     

钢管混凝土柱与桁架穿芯螺栓端板式连接节点试验研究

为了研究矩形钢管混凝土柱与交错桁架穿心螺栓端板式节点抗震性能,对2个节点试件进行了低周反复荷载试验,在此基础上对节点的受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、强度退化、刚度退化和耗能能力等抗震性能进行了较为深入的研究与分析.试验结果表明:穿芯螺栓能够有效地传递桁架拉力;试件滞回曲线呈反S形;节点具有较好的承载力、耗能性能及滞回特征;在整个加载过程中节点的刚度退化明显;随着端板厚度的增加,节点的承载力增加,延性变差;节点转动能力满足抗震性能的要求.     

新型异形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验

异形钢管混凝土柱-钢梁节点通常采用内隔板或外隔板,针对外隔板的存在会影响建筑的使用功能、内隔板加工不便且会影响混凝土的浇筑质量的不足,提出了节点区管壁局部加厚带Z字形悬臂梁段的新型节点。首先,取消外隔板,代之以节点区管壁局部加厚;然后,将钢梁与异形钢管混凝土柱通过Z字形悬臂梁段进行连接。按照"强柱弱梁"原则设计制作了6个缩尺比例为1∶2的异形钢管混凝土柱-钢梁节点试件,新型节点和外隔板式节点试件各3个,柱截面分别为L、T、十字形。对上述节点试件分别进行了低周往复荷载作用下的试验研究,得到了其破坏模式和滞回曲线、骨架曲线、强度退化曲线、刚度退化曲线、延性因数、总耗能以及等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标。结果表明:与外隔板式节点相比,新型节点具有较高的承载力、较好的延性和耗能能力。新型节点的耗能包含材料屈服耗能和Z字形悬臂梁与钢梁拼接区板件间的滑移耗能两部分,滑移段的出现显著提高了节点的延性。     

热弯钢管CFST-外包RC复合节点受力性能

为研究某体育馆新型复合节点的受力性能,以该体育馆大跨桁架结构弦杆钢管弯曲后竖直插入地下钢筋混凝土框架柱的拱脚为原型,设计了3个采用热弯圆钢管的CFST-外包RC组合节点,进行了节点在弦杆受压、腹杆受拉的复杂受力下加载试验与有限元数值模拟,研究了热弯钢管残余应力、不同弯曲角度以及弦杆根部钢管内是否填充混凝土等对节点破坏形态、承载能力等受力性能的影响。结果表明：热弯钢管CFST-外包RC组合节点的破坏形态主要为弦杆根部钢管的屈曲破坏,节点承载力取决于弦杆根部受压承载力;钢管热弯产生的残余应力降低了节点刚度且钢管弯曲角度越大节点刚度降低越大,但对承载力基本没有影响;钢管内填混凝土可以显著提高节点刚度和承载力,节点刚度和承载力随钢管直径增大而增大。     

波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点研究

运用有限元软件ANSYS对波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点进行静力荷载下的数值模拟,分析不同角钢厚度和梁高对半刚性节点受力性能的影响。结果表明:增加角钢的厚度,节点的初始转动刚度和抗弯承载力呈增长的趋势,但随着进入塑性变形阶段其增幅逐渐减小,当角钢的厚度增加到一定的程度时,对节点的初始转动刚度和抗弯承载力影响不大;增加角钢的厚度,节点的延性会降低;增加梁截面高度可以有效的提高节点的初始转动刚度及抗弯承载能力。     

T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点抗震性能试验研究

为了研究T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点的抗震性能,按1:2的比例设计并制作了9个试件进行低周往复荷载试验。观察了试件的受力过程和破坏形态,得到了试件的滞回曲线和骨架曲线,分析了节点的荷载特征值、延性、耗能性能和刚度退化。试验结果表明：此类节点滞回曲线饱满,延性系数均大于3.48,粘滞阻尼系数均大于1.5,具有良好的抗震性能。加长牛腿长度能提高节点的初始刚度和极限荷载;增加端板厚度和设置加劲肋,节点的极限荷载和耗能性能提高,且加劲肋对薄端板的影响比厚端板显著;增大螺栓直径能提高初始刚度,但对节点承载力影响有限。     

方圆相贯内隔板加劲T型和K型节点破坏模式和极限承载力的研究

根据箱型柱内隔板加劲的原理,提出了方、圆相贯T型和K型节点内隔板加劲的措施.通过T型节点的对比试验,证明了内隔板加劲节点仍表现为主管表面塑性破坏的模式,节点的极限承载力较非加劲节点提高明显,同时也表现出良好的延性.在试验分析的基础上,通过数值分析探讨了T型、K型节点内隔板加劲板的位置、数量、加劲板的宽度和厚度对节点破坏模式和节点极限承载力的影响,提出了内隔板加劲板的构造要求和节点极限承载力取值等设计参数,避免了盲目加大加劲板尺寸对节点破坏模式的影响,具有重要的理论意义和工程意义.     

考虑弯矩作用梭形钢格构柱的稳定性能

通过弹性屈曲分析和考虑大变形的弹塑性非线性分析首次考察轴力和弯矩共同作用下梭形钢格构柱的稳定性能。首先提出梭形格构柱截面刚度变化率的概念并分析其弹性屈曲性能,进而考察弯矩作用对梭形格构柱稳定性能的影响,重点分析轴向应力、弯曲应力和剪应力的发展历程,文中还考察了分肢钢管间距及隔板厚度对稳定承载力的影响。结果表明,截面刚度变化率决定桅杆的弹性屈曲模态;屈曲模态为＂C＂形的桅杆,弯矩作用导致稳定承载力的降低程度小于屈曲模态为＂S＂形的桅杆;可通过调整分肢钢管间距获得梭形格构柱的最大稳定承载力,相应的分肢间距与＂C＂形、＂S＂形屈曲模态转换的临界分肢间距基本一致;增加隔板厚度对提高＂S＂形屈曲模态桅杆的稳定承载力更为有效。     

左右梁高不同外加强环式钢框架节点力学性能

为了研究左右梁高不同的圆形钢管柱-H型钢梁外加强环式框架异形节点的力学性能,利用非线性有限元软件ABAQUS建立了三维空间外加强环式钢框架异形节点有限元模型,并进行弹塑性有限元分析.对比分析了不同几何参数对外加强环式钢框架节点的承载能力及初期刚度的影响.结果表明:随着左右梁高度比的增加,节点域的承载力降低,初期刚度增加;增加柱壁厚度和梁翼缘厚度,导致节点域的承载力增加;随着轴压比的增加,节点域的承载力随之降低;柱壁厚度、梁翼缘板厚度以及轴压比对节点域的初期刚度影响较小.     

隔板贯通式节点抗震性能试验研究

为了研究方钢管混凝土柱与钢梁连接的隔板贯通式节点的抗震性能,设计了一个低周反复荷载作用下的T字形足尺隔板贯通式梁柱节点试件的拟静力试验。通过研究拟静力试验的滞回曲线来分析研究它的耗能能力。并分析了试件的破坏过程及破坏特征,对节点的延性、能量耗散等抗震性能指标进行了深入的研究,采用ANSYS程序对它进行了有限元分析,探讨了试件的隔板厚度,核心混凝土强度等参数对节点抗震性能的影响。通过研究得出隔板贯通式节点有较高的承载力和较好的延性,较强的耗能能力和抗震性能。     

圆钢管柱H型钢梁外加强环式节点性能有限元分析

应用有限元软件ABAQUS建立了7组圆钢管柱H型钢梁外加强环式节点分析模型,建立了包含梁翼缘宽度和厚度、梁腹板厚度和高度、圆钢管柱壁厚、外环板宽度、轴压比等参数的节点承载力和刚度评价公式。利用OpenSees软件模拟一组试验试件,试验试件中的节点参数选用已有的承载力和刚度评价公式,通过分析结果与试验结果的对比,验证了节点评价公式的正确性以及节点建模的可行性,该方法可以应用到钢框架节点设计研究中。     

方钢管混凝土柱与U形钢组合梁分离式内隔板节点抗震性能试验研究

为研究方钢管混凝土柱与U形钢组合梁分离式内隔板节点的抗震性能,对4个节点试件进行低周反复加载试验,试验参数为内隔板形式和梁柱交界面处有无加强连接。分析各试件的破坏模式、滞回性能、延性、耗能等指标,并给出加劲板的设计建议。结果表明：4个节点试件的破坏模式均为梁端受弯破坏,滞回曲线呈反S形、有明显的捏缩现象;试件的位移延性系数μ为2.3~3.1,弹性层间位移角θ_y为1/68~1/53,弹塑性层间位移角θ_u为1/28~1/19,等效黏滞阻尼系数ζ_eq为0.12~0.16,变形能力较好,并具备一定耗能能力;改变内隔板形式对试件的承载能力影响较小,但相较于传统内隔板节点试件,分离式内隔板弱轴节点试件的耗能能力有所降低;加强梁柱交界面处的连接可减缓刚度退化速度、显著提高节点的承载能力和耗能能力。     

负弯矩作用下腹板开洞组合梁抗剪性能试验研究

摘 要：通过对集中荷载作用下的腹板开洞钢-混凝土组合梁进行试验,研究在负弯矩作用下腹板开洞组合梁的抗剪力学性能。试验结果表明：负弯矩作用下的组合梁腹板开洞后,其刚度和承载力降低很大,洞口区域截面不再符合平截面假定;破坏形式为洞口区混凝土板的剪切破坏,同时洞口区的部分栓钉连接件出现了拔脱现象;另外,通过增加混凝土翼板厚度可以提高负弯矩区腹板开洞组合梁的承载力,增加纵向钢筋配筋率可以提高其变形能力。研究为负弯矩区腹板开洞组合梁的有限元分析和实际应用提供了试验数据。     

SC梁与CCSHRC柱端板螺栓连接节点试验

为了验证钢与混凝土组合梁（SC梁）与高强复合连续螺旋箍约束钢筋混凝土柱（CCSHRC柱）节点的受力机理及抗震性能,对足尺的端板螺栓连接的SC梁与CCSHRC柱节点试件进行了低周反复荷栽试验,对节点的抗震受剪承载力进行了分析,并根据试验结果得到了节点核心区抗震受剪承载力的计算公式。结果表明：组合节点受力合理,破坏前梁端形成明显的塑性铰,同时由于高强螺栓预压力的存在以及钢板箍的约束作用,使得核心区混凝土处于三轴受压应力状态,抗震受剪承载力显著提高,大大改善了节点区的抗剪能力,同时也增大了节点的刚度,所得抗震受剪承栽力的计算公式可供实际工程参考。     

钢纤维混凝土深梁试验研究与非线性有限元分析

采用试验研究与非线性有限元模拟计算相结合的方法,研究钢纤维混凝土深梁的受力性能,包括在静力荷载作用下的开裂荷载及极限承载力等,将有限元分析结果与试验结果进行对比分析,结果表明,钢纤维的掺入,能提高混凝土深梁的开裂荷载及极限承载力,并且能有效地抑制结构裂缝的开展;只要合理选用单元类型、参数模型及收敛准则,混凝土结构非线性有限元分析可以取得令人满意的结果。     

腹板加劲肋对空翼缘梁LHFB承载能力的影响

为改善空翼缘梁LHFB的受力性能,对LHFB设置了横向加劲肋.考虑几何非线性与材料非线性的影响,利用有限元软件ANSYS计算其在3种不同荷载作用下的承载力.研究加劲肋厚度、连接形式、加劲肋数量、端部加劲肋对LHFB承载力的影响.分析结果表明,对LHFB设置横向加劲肋,能有效的抑制空翼缘梁LHFB畸变屈曲的发生,提高构件的承载力.建议对LHFB加设横向加劲肋时,加劲肋厚度按bs/15选取,并且与翼缘和腹板全部焊接.在纯弯状态和均布荷载作用下沿梁长均匀布置两道加劲肋,在跨中集中力作用下在跨中位置布置一道加劲肋.     

翼缘纵向变厚度工型截面梁变形性能试验

为研究翼缘纵向变厚度工型截面简支梁的变形性能,对2根翼缘纵向变厚度工型截面梁与2根等厚度梁进行静力加载对比试验,同时采用有限元软件ANSYS进行数值模拟.变厚度梁翼缘材料为Q345GJC等级纵向变厚度钢板,加载方式包括单点加载和两点加载.试验结果表明:试件均发生明显的板件局部屈曲;采用翼缘纵向变厚度工型截面简支梁,不仅可以在保证承载力的情况下大大减少用钢量,而且可以获得更大的强度储备;也可以达到密实截面的变形要求,满足塑性设计要求.有限元结果与试验结果吻合良好.该试验结果可为翼缘纵向变厚度工型截面钢梁的塑性变形设计提供依据.