冷弯矩形钢管柱与H型钢梁连接节点抗震性能分析

结合国内首次将大规格冷弯矩形钢管作为柱材应用到实际工程中的浙江某轻纺市场的工程实例,对冷弯矩形钢管结构进行分析研究。利用有限元分析软件,对冷弯矩形钢管柱与H型钢梁连接节点与焊接箱形钢管柱与H型钢梁连接节点的抗震性能进行对比分析,探讨出冷弯矩形钢管的冷成型过程对节点抗震性能的影响。     

矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点的抗震性能与恢复力模型研究

为研究矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点抗震性能,对5个单边高强螺栓连接节点试件和1个常规高强螺栓连接节点试件进行了拟静力试验,研究了矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化等抗震性能指标,对比了单边高强螺栓与常规高强螺栓连接节点抗震性能的差异性;分析了节点构造参数对单边高强螺栓连接节点抗震性能的影响,根据节点滞回特性和单边高强螺栓受力特点提出了节点恢复力模型。研究结果表明:节点试件的破坏模式中单边高强螺栓均产生滑移现象;节点试件的滞回曲线捏缩严重,滞回曲线呈反S形,且有明显滑移直线段;节点试件初始转动刚度约为常规高强螺栓连接节点的70%,单边高强螺栓滑移使节点具有很大的转动变形能力,节点试件的极限转角为0.06～0.08 rad;节点的受弯承载力与常规高强螺栓连接节点基本一致,单边高强螺栓能够满足节点承载力设计要求;节点试件的等效黏滞阻尼系数为0.15～0.17,等效耗能系数为1.29～1.77,延性系数为1.62～2.26,其耗能和延性性能均低于常规高强螺栓连接节点;通过设置端板加劲肋可有效提高节点试件的抗震性能,设置内隔板对节点试件...     

装配式钢结构H形钢梁-钢管柱连接节点的力学性能研究

为进一步研究装配式钢结构H形钢梁-钢管柱连接节点的力学性能,以装配式钢管柱-组合螺栓连接节点试件为研究对象,利用ANSYS有限元软件对其进行了低周往复荷载作用下的抗震性能数值模拟分析。基于数据的整理和对比,分析节点试件的破坏模式、耗能能力、承载力、延性、刚度退化等力学性能。研究结果表明:由于对穿螺栓具有将钢梁上、下翼缘轴力直传至钢管柱对面的作用,在循环往复荷载作用下,钢管柱柱壁均出现"对称凹屈"现象,随后以梁端出现塑性铰丧失承载能力而破坏;节点承载力较高且耗能能力强,等效黏滞阻尼系数平均大于0.4;具有一定的塑性变形能力,延性系数均在3.0以上,表明该节点具有良好的抗震性能;节点的屈服和极限承载力会随着内套筒厚度的增加而显著增加,但同时也会降低节点延性、增大节点刚度退化程度;梁翼缘与外伸端板组件采用高强度螺栓连接会降低节点承载力和延性,增大耗能能力。研究成果将为装配式钢结构H形钢梁-钢管柱连接节点的研发和相关工程应用提供参考。     

修复后方钢管柱与H型钢梁全螺栓双夹板连接节点抗震性能试验研究

针对震后易于修复的装配式钢结构方钢管柱与H型钢梁全螺栓双夹板连接节点,已有拟静力试验表明该节点具有良好的抗震性能。为验证节点震后的修复能力,并获得节点修复后的抗震性能,对已进行过拟静力试验至破坏后的6个方钢管柱与H型钢梁全螺栓双夹板连接节点进行简单修复,即更换新螺栓并施加预紧力,再次进行拟静力试验研究。获得了修复后节点的滞回性能、骨架曲线、延性和破坏模式等抗震性能,并与原节点试验结果进行了对比分析,研究表明节点在进行简单修复后,滑移长度有所增大,强化阶段耗能能力稍有降低,但其仍具有较高的承载能力、塑性变形和耗能能力,且节点转动能力增强,其极限转角可以达到0.09rad,满足抗震要求。     

加强板作用下方钢管柱H型钢梁节点抗震性能研究

梁柱焊接节点在地震作用下易发生脆性破坏。为探究节点处增设加强板对其抗震性能的影响,基于方钢管柱与H型钢梁焊接节点,通过数值模拟不同节点模型在梁端往复荷载作用下的受力性能,得到不同加强板厚度、强度、方钢管宽厚比下的滞回曲线、骨架曲线及其变形规律。结果表明:节点处增设加强板时,节点的承载力提高了124%,塑性铰外移;对节点受力性能影响较大的是加强板厚度,节点破坏时塑性铰位置随加强板厚度增大逐渐背离加强板向外,当加强板厚度为8 mm时,节点更容易发生破坏,破坏形式为加强板出现扭曲破坏;加强板强度越大,加强板应力集中区域面积越小,抵抗变形能力越强;节点承载能力随着方钢管宽厚比的增大而逐渐减小,其中宽厚比每增加1 mm,承载力降低4 024 N。表明该节点形式受力性能较好,满足抗震设计规范中的"强节点、弱构件"要求。     

全装配式组合螺栓连接节点抗震性能研究

基于方钢管柱与H型钢梁装配式连接节点试验,通过改变内套筒与方钢管柱的安装间隙,建立有限元分析模型,针对节点试件在低周往复荷载作用下的破坏模式、耗能能力、承载力、延性、刚度退化等抗震性能进行分析。结果表明:装配式梁柱内套筒组合螺栓连接节点承载力高,延性大且耗能能力强,具有良好的抗震性能;增大内套筒厚度,可提高节点承载力;方钢管柱受对穿螺栓贯穿截面连接效应影响,在往复荷载作用下柱壁出现对称凹屈现象,随后梁端出现塑性铰发生破坏,表明采用组合螺栓可以满足连接节点的转动刚度需求;内套筒与方钢管柱安装间隙对节点力学性能有较大影响。     

方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点性能研究

研究了在循环荷载作用下,一种新型的方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点的破坏模式,以及构件对节点性能的影响。建立了节点的三维非线性有限元模型,以全尺寸梁柱连接节点拟静力试验数据进行了验证。通过参数分析,探讨了柱壁厚度、梁翼缘厚度和腹板削弱程度对新型节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能等性能指标的影响。结果表明:循环荷载作用下新型节点滞回曲线呈"梭形"且较饱满,不同参数的节点均具有良好的耗能能力。通过增加柱壁厚度,节点的极限承载力和初始转动刚度增加。但柱壁厚度超过14mm时,单向螺栓和T形件成为节点失效的控制因素;梁不是这种新型节点的薄弱部位,对梁翼缘和腹板进行合理开孔削弱,节点的滞回性能、极限承载、刚度和耗能能力均无显著降低。     

高强钢芯筒-螺栓连接钢管柱框架节点抗震性能试验研究

为解决现有单边螺栓容易拔出、钢管柱壁板撕裂等锚固不足问题,提出高强钢板-螺栓组合连接副,用于钢管柱框架节点.为研究该类节点的抗震性能和破坏模式,设计4个足尺比例的高强钢芯筒-螺栓连接钢管柱框架节点试件,变化参数为螺栓规格和钢梁端板厚度,分别进行单调加载静力试验和循环加载拟静力试验,考察节点破坏模式、转动能力、连接系数、...     

方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点性能研究

研究了在循环荷载作用下,一种新型的方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点的破坏模式,以及构件对节点性能的影响.建立了节点的三维非线性有限元模型,以全尺寸梁柱连接节点拟静力试验数据进行了验证.通过参数分析,探讨了柱壁厚度、梁翼缘厚度和腹板削弱程度对新型节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能等性能指标的影响.结果 表明:循环荷载...     

T形件单向螺栓连接方钢管柱-H形钢梁抗弯节点性能研究

在对方钢管柱-H形钢梁顶底T形钢单向螺栓连接节点进行了单调静力加载试验基础上,利用ABAQUS软件进行有限元分析,通过对比验证了有限元模拟结果的准确性.基于试验节点(BASE节点)模型,通过改进节点构造,建立5个系列的节点有限元模型,以模拟分析不同构造下的节点性能.研究结果表明,增加柱壁厚度能够明显提高节点的初始转动刚...     

方钢管混凝土柱与外包钢-混凝土组合梁外伸内隔板式节点抗震性能试验研究

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢-混凝土组合梁连接节点形式——外伸内隔板钢筋截断式节点。基于"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则,设计3个试件,并对其进行低周反复荷载试验研究,分析节点的破坏特征,考察节点区的剪切变形,深入研究节点的滞回曲线和骨架曲线,进而研究节点的承载能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能。研究结果表明:各试件的破坏主要集中在靠近柱壁的梁端区域,而钢管柱和节点区的变形和应力很小,基本处于弹性阶段;由于梁内混凝土及翼板的组合作用,各节点的滞回曲线呈不对称的纺锤形,无明显捏缩现象,比较饱满,耗能性能良好;各节点试件的位移延性系数和等效粘滞阻尼系数明显大于普通钢筋混凝土结构的相应指标;在整个加载过程中,刚度退化稳定。     

矩形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究与分析

通过9个节点模型的低周反复荷载试验,研究了方钢管混凝土柱与钢梁相接节点的抗震性能。试验结果表明,试件有很好的弹塑性变形能力和较好的耗能能力,滞回曲线比较饱满;达到最大承载力时,大部分试件的钢管柱转角即层间位移角超过1/100;承载力下降时,滞回曲线的捏拢不明显;含钢率对内隔板式节点承载力影响很大,尤其是柱壁厚度;内隔板节点比锚定式节点具有更好的承载能力,但延性比后者要小;T字形节点压弯性能比拉弯性能更好。用ANSYS程序对试验进行了计算机模拟对比。     

钢管混凝土隔板贯通式节点的性能

隔板贯通式节点是一种新型钢管混凝土柱—钢梁连接形式。以中海广场为工程背景,进行了钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点的拟静力试验,并结合数值模拟结果对该类节点的性能进行了研究。试验结果表明,钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点具有较好的刚度、承载能力和延性,能够满足“强柱弱梁,强节点弱构件”的抗震设计原则。数值模拟与试验结果相吻合,可以采用本文所建立的数值模型模拟钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点的性能。采用数值的方法,重点研究了隔板尺寸对该结点性能的影响,并提出设计建议。     

隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点抗震性能试验

对圆弧加强隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点和基本型异形节点进行循环加载试验,研究了贯通隔板圆弧扩大头构造对异形节点抗震性能的影响,获得了该类节点的破坏模式、滞回性能、承载力和塑性转角等抗震性能参数。基于试验结果和力学分析,建议了异形节点域的抗弯、抗剪计算模型,推导了异形节点域的抗弯、抗剪承载力计算公式。结果表明:基本型异形节点滞回曲线劣化明显,节点在刚度较大、几何突变的箱形梁翼缘对接焊缝边缘脆断;隔板圆弧加强异形节点的滞回曲线饱满,承载能力和刚度退化不明显,主要破坏模式为在隔板圆弧加强区形成塑性铰,梁翼缘对接焊缝延性开裂;加载至节点破坏时,贯通隔板与柱壁板间焊缝未发生撕裂破坏,节点域内轻骨料混凝土未压碎或拉裂,轻骨料混凝土与隔板和柱壁板间未发生剥离或滑移;隔板圆弧加强异形节点的塑性转角可达0.038~0.056 rad,承载力较基本型异形节点提高21.5%~56.2%。     

钢梁与SRC柱之梁柱接头耐震试验

相对于传统SRC梁接SRC柱的梁柱接头而言,本研究采用钢梁接SRC柱之接头型式,尝试利用SRC柱在劲度与抗压强度之优点,并避开SRC梁在施工上的不便,初步进行了两组大尺寸试体之反复载重试验,以探讨此种型式接头之耐震行为。实验结果显示,由于两组试体之钢梁与钢柱之弯矩强度比并未满足强柱弱梁的规定(但SRC柱整体之抗弯强度仍大于钢梁之强度),因此其反复载重位移曲线并不如满足强柱弱梁的纯钢构接头饱满,而在非弹性阶段出现较明显劲度衰减的现象;但由于SRC柱接头区的混凝土对钢柱提供了良好的围束,使得试体极限强度仍可稳定发展,且两支试体之最大层间变位角均超过5％弧度     

方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

基于非线性和再生混凝土损伤因子的塑性损伤本构,建立了外加强环全焊接刚性连接、外套管式端板连接半刚性连接以及顶底角钢全螺栓连接半刚性连接3种形式的方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析了各模型的抗震性能。结果表明:在低周循环加载下,柱内含有支撑骨架且没有穿柱构件时,有利于提高节点域核心再生混凝土的整体性,受力简单;采用外套管约束节点域,核心再生混凝土的应力、应变较小,有利于再生混凝土耐久性的提高;在相同轴压比、梁柱线刚度比的情况下,外加强环全焊接刚性节点承载能力和滞回耗能能力较高,但延性相对较差;顶底角钢全螺栓连接半刚性节点承载能力、滞回耗能能力相对较低,延性较好;外套管式端板连接半刚性节点的极限承载力、滞回耗能能力和延性性能都有良好的表现;在此基础上,对外套管式端板连接半刚性节点进行了荷载-位移影响参数分析。结果表明:轴压比在弹性阶段对节点的影响不大,在进入屈服和塑性强化阶段,随着轴压比的增高,节点的极限承载力和延性下降;在强柱弱梁的前提下,梁柱线刚度比的增加有利于节点弹性刚度和水平极限承载力的提高,屈服后梁柱线刚度比对节点刚度退化影响不大;钢材屈服强度影响主要体现在节点的极限水平承载力上;再生骨料取代率对节点的延性性能稍有影响;外套管和端板的厚度变化在一定范围时对节点的弹性刚度和极限承载力有一些影响,但增幅随着厚度的增加越来越小。     

钢管混凝土柱-环梁节点抗震性能的试验研究

混凝土环梁节点是钢管混凝土柱与混凝土梁连接的一种新型节点。通过14个钢管混凝土柱-环梁节点模型的低周反复荷载试验,研究了环梁节点的抗震性能。试验结果表明:无论塑性铰出现在框架梁端还是在环梁上,试件都有很好的弹塑性变形能力;达到最大承载力时,大部分试件的钢管柱转角即层间位移角已超过1/120,滞回曲线比较饱满;承载力下降时,滞回曲线虽有不同程度的捏拢,但不严重,试件有较好的耗能能力;环梁节点的钢管混凝土柱与环梁相对独立,节点的破坏基本上不影响钢管混凝土柱的承载力。     

方钢管混凝土柱穿芯螺栓—端板节点抗震性能试验研究

对三个穿芯螺栓-端板连接节点进行了伪静力试验研究,研究了不同轴压比时节点的滞回性能、强度和刚度退化、延性、耗能性能及破坏特征.结果表明,试件的层间位移延性系数为2.38～2.45,弹性及弹塑性层间位移角分别为0.0140～0.0158rad、0.0341～0.0377rad,能量耗散系数为2.567～3.820.所有节点试件均为梁端形成塑性铰而破坏,节点具有较好的强度、刚度、延性和耗能能力.提出了相关的设计及研究建议.     

设金属阻尼器的钢管混凝土柱-钢梁框架节点抗震性能

对当前钢管混凝土框架节点研究成果进行了系统分析,指出基本型节点存在受力缺陷,很难形成强节点,而改善型节点虽然可形成强节点,但制作要求高。提出在框架体系中设置金属阻尼器,可有效实现结构的抗震性能目标。     

方钢管混凝土柱-钢梁半刚性节点参数分析

为了研究方钢管混凝土柱 钢梁半刚性节点的力学性能和影响因素,以方钢管混凝土柱 钢梁半刚性节点为研究对象,采用数值模拟分析方法研究了节点角钢厚度、角钢短肢长肢比及螺栓直径等参数对该类节点受力性能的影响规律,并给出了节点初始转动刚度的建议公式。结果表明:角钢厚度的变化对节点初始刚度影响较小,但对节点的塑性刚度和承载力影响较大;角钢短肢长肢比在一定范围内对节点刚度和承载力影响较明显,超过范围后只对节点的承载力有较大影响;螺栓直径的变化对节点承载力和刚度有一定影响,但影响程度较小,可不作为主要的影响参数。