弱轴半刚性角钢连接节点的伪静力试验研究

目前关于半刚性连接性能的分析主要集中在梁与柱强轴连接上,而对于梁与柱弱轴连接的研究并不多。通过顶底角钢与H型钢柱弱轴连接节点的伪静力试验,分析了两种弱轴顶底角钢连接节点在循环荷载作用下的受力性能和破坏机理。研究结果表明,该连接节点是典型的半刚性连接节点,具有明显的非线性性质,在地震荷裁作用下具有稳定的滞回性能和良好的耗能性能。     

空间梁柱半刚性节点弱轴连接的循环荷载试验

介绍了两种三维空间半刚性节点弱轴梁在循环荷载作用下的滞回性能试验过程与结果,分析了边柱和角柱弱轴顶底角钢连接的滞回性能、延性特征,另外考察在空间荷载的作用下弱轴和强轴的相互影响,为三维空间高级分析理论提供试验依据。     

弱轴顶底角钢连接滞回性能的非线性有限元分析

在钢框架结构中,弱轴连接与强轴连接同样普遍[1],目前对钢框架强轴连接的研究较多,但弱轴连接的研究资料却十分匮乏。因此,本文作者采用有限元方法,先对弱轴顶底角钢连接在单向加载下的性能进行非线性分析,并与文献[1]中试验结果对比。再设计6个试件,采用多线性随动强化材料模型,研究该节点在往复荷载作用下的滞回性能。着重分析角钢厚度、柱腹板厚度对其滞回性能的影响。研究结果表明,弱轴顶底角钢节点属于典型的半刚性连接,连接刚度较小,节点延性较好,有一定的耗能能力。     

钢框架梁柱顶底角钢弱轴连接的节点研究

针对目前钢框架梁柱在弱轴方向上半刚性连接的研究匮乏,应用有限元软件ABAQUS对半刚性节点进行了研究,并基于一种新型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的研究成果,在该种节点上进行顶底角钢连接研究。应用ABAQUS软件对模型进行非线性有限元模拟分析,首先将试件进行单调加载分析,并与试验结果对比分析,对比发现总体上吻合较好,从而验证了有限元的有效性。再通过有限元程序ABAQUS将梁柱采用新型节点域箱形加强式节点作顶底角钢连接,并与其他几种连接节点形式对比,通过计算得出各种节点的梁柱连接荷载-位移曲线、初始刚度、极限弯矩以及角钢的极限弯矩等。研究发现新型节点域箱形加强式节点连接的极限弯矩是传统弱轴连接形式的1.2倍,是第一类T形板件弱轴连接形式的1.12倍,是第二类T形板件弱轴连接形式的1.08倍,表明其具有更好的抗弯性能,另外其初始刚度是传统弱轴连接形式的1.35倍,受拉角钢的极限弯矩是传统弱轴连接形式的1.32倍。     

钢框架梁柱顶底角钢弱轴连接节点的滞回性能分析

基于目前对钢框架梁柱弱轴半刚性连接节点的研究现状,对顶底角钢弱轴连接节点进行了研究。首先通过ABAQUS模拟分析,在与试验对比验证的基础上,将一种新型节点域箱形节点作顶底角钢弱轴连接,设计7个试件,通过计算得到了在低周反复荷载作用下的弯矩-转角曲线、骨架曲线、耗能系数和初始刚度等节点参数,重点研究了角钢厚度、受拉角钢连接螺栓与角钢趾距离以及角钢肢长等设计参数对该种连接方式的工作性能的影响。研究发现:随着角钢厚度的增加,连接节点的承载能力、初始刚度和滞回性能明显提高,但抗震性能、耗能性能有所下降,随着受拉角钢连接螺栓与角钢趾的距离的增加,连接节点的承载能力、初始刚度和滞回性能均有所下降,但耗能性能有所提高,随着角钢肢长的增大,连接节点的承载能力随之降低,初始刚度和滞回性能变化不大,耗能性能变化也不明显。     

H形梁-柱弱轴角钢折形腹板连接的抗震性能分析

为了研究箱形节点域的H形柱钢框架梁柱弱轴角钢折形腹板连接的抗震性能,参考梁柱强轴连接的削弱参数,共设计了9个等肢角钢折形腹板弱轴连接系列试件和1个传统平腹板弱轴连接试件。利用有限元软件ABAQUS对折形腹板节点在循环荷载作用下的受力性能进行模拟分析,研究了角钢折形腹板节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线及塑性转动能力。研究结果表明,在循环荷载作用下,节点屈服以前,削弱参数对节点的滞回曲线影响不大;节点屈服之后,削弱参数对节点的滞回曲线、骨架曲线有一定的影响。研究结果还表明,角钢折形腹板弱轴连接节点的滞回性能、承载力、塑性变形能力均优于传统平腹板弱轴连接节点,滞回环更加稳定饱满,塑性转动能力提高了18.3%,延性系数均大于4.0。满足抗震规范要求,能够达到"强节点,弱构件"的设计理念。     

方钢管混凝土-钢梁半刚性节点抗弯性能分析

半刚性节点由于其优越的受力性能,得到国内外研究者的广泛关注。提出一种采用角钢连接的方钢管混凝土柱和钢梁的新型半刚性节点形式,并通过与欧洲规范EC 3对比,确定新型节点属于半刚性连接。提取节点螺栓群在不同参数下的剪力和弯矩,分析节点在荷载作用下承担弯矩和剪力的主要机制。通过分析,给出连接板处螺栓承担节点竖向剪力的百分比,以及角钢连接处螺栓承担弯矩的百分比。     

角钢连接的半刚性钢框架抗震性能试验研究

在实际工程中,钢框架连接性能往往介于刚性节点和铰接节点之间,呈半刚性连接。采用拟静力试验方法进行了角钢连接的半刚性连接钢框架在低周往复荷载作用下抗震性能的试验,研究了带腹板双角钢、顶底角钢半刚性连接钢框架在周期循环荷载作用下的滞回性能、延性和破坏机理等,为钢结构抗震设计提供了一定的理论参考。试验结果表明该钢框架由于节点部位转动刚度小于刚性连接,使结构的抗侧刚度降低,侧向变形增加,但是同时也改善了梁柱的内力分布,提高了其在周期循环荷载作用下的滞回性能和耗能特性,比刚性连接钢框架具有更好的抗震性能。     

钢梁柱半刚性节点顶底角钢弱轴连接的有限元分析

空间钢框架结构的高等分析必须考虑梁柱弱轴连接的抗弯特性。为研究钢梁柱节点弱轴连接的弯矩-转角性能,进行3个顶底角钢弱轴连接大尺寸试件的单调加载试验,并建立有限元分析模型,有限元分析考虑几何大变形、材料非线性和接触非线性。为与试验结果对比,有限元分析采用的构件几何尺寸、材料特性、摩擦系数等参数和加载过程均与试验相同,对比显示有限元分析结果和试验结果吻合较好。这进一步明确了顶底角钢弱轴连接的应力分布、塑性发展、变形特点、接触摩擦状态和破坏模式。研究表明:顶底角钢弱轴连接具备一定的弯矩承载能力和良好的转动变形能力,顶角钢可以形成3个塑性铰机构;角钢弱轴连接与角钢强轴连接不同的是,柱腹板过于薄弱可以改变弱轴连接的变形模式;顶底角钢弱轴连接在使用荷载作用下接触状态稳定。     

三维框架部分外包混凝土柱-型钢梁角钢连接半刚性节点抗震性能研究

为更贴近实际工程结构的使用情况,在三维框架中对部分外包混凝土柱-型钢梁角钢连接半刚性节点的抗震性能进行研究。试验设计了一榀三维框架缩尺试件,在低周反复水平荷载及恒定的竖向荷载下,通过对梁端、连接角钢和节点域的应变、位移数据的采集及处理,分析此类节点的破坏模式、滞回性能、角钢应变、节点域应变、节点转角及初始转动刚度。试验结果表明:角钢连接半刚性节点有较强的转动能力,有接近铰接节点的转动表现;角钢连接节点的延性优越、滞回性好,表现出优异的抗震性能;受到螺栓、角钢滑移的影响,顶底角钢节点滞回曲线存在微弱的捏缩现象,但总体比较饱满。     

新型钢框架梁柱节点滞回性能试验研究及有限元分析

通过模型节点滞回试验研究和有限元分析,探讨了一种新型钢框架梁柱耗能节点的力学性能和耗能能力.该节点是利用螺杆对角钢节点进行改善的半刚性节点,并基于控制结构损伤仅限于角钢和螺杆进行设计.6个模型节点的对比实验研究表明,试验节点因角钢塑性损伤、裂缝扩展和螺杆屈曲及疲劳断裂而出现性能退化.螺杆连接的节点转动能力和破坏模式取决...     

Structural assessment of minor axis steel joints using photoelasticity and finite elements

Traditionally, the steel portal frame design assumes that beam-to-column joints are rigid or pinned. However, it is largely recognized that the great majority of joints do not exhibit such idealized behaviour transmitting bending moments with non-negligible rotations. These joints are called semi-rigid and their design should be performed according to their actual structural behaviour. When minor axis beam-to-column joints are considered, the adopted design process generally assumes a flexible response although this is not true for the great majority of structural joints. Minor axis joints present a distinct behaviour that differentiates them from major axis joints. In fact, the absence of transverse stiffeners implies that the column web must resist all the tensile and compressive forces arising from the beam flanges in bending, akin to a plate supported on its vertical sides. In order to evaluate this component’s behaviour, this paper presents a comparison between results obtained from a finite element model analysis and experiments. The experimental programme was based on the use of reflection photoelasticity techniques to determine the column web stress and strain distribution present in minor axis semi-rigid joints. This technique, although widely used for determining stress and strain distributions in other applications, was first used in this investigation to determine the semi-rigid joints structural response.     

高强螺栓延伸/齐平端板连接节点的有限元模拟

分析研究钢结构半刚性连接的受力性能（弯矩-转角关系）,可以采用实体有限元建立分析模型。主要介绍用C语言编写梁柱半刚性连接节点有限元模型前处理时的方法和技巧。     

支撑节点板对铰接支撑框架体系的影响

由于支撑节点板的存在,将对铰接支撑框架结构中的梁柱节点的转动能力产生影响,梁柱节点的刚度将由铰接过渡到半刚接。本文通过ABAQUS有限元分析软件,分析了节点板的尺寸、厚度对梁柱节点刚度的影响。由于梁柱节点半刚接的影响,结构体系的整体反应及局部杆件内力都将受到影响,通过分析计算,可以发现梁柱节点半刚接对结构体系整体反应影响较小,但是对布置支撑的中间跨梁的弯矩影响则不能被忽略。     

钢框架梁柱弱轴顶底角钢连接刚度的理论分析和试验研究

为研究梁柱弱轴连接的抗弯性能,进行了2类共6个大尺寸弱轴顶底角钢连接试件的单调加载试验,试验试件包括腹板-角钢连接试件和本文根据梁柱弱轴连接受力变形特点设计的T形钢-角钢连接试件。根据经典力学理论,推导了弱轴顶底角钢连接初始刚度的分析计算方法。梁柱弱轴角钢连接的刚度取决于各组件的刚度,角钢、螺栓和与角钢竖向肢连接的板件起决定作用,其中刚度最小的组件其几何尺寸对连接刚度的影响最明显。弱轴顶底角钢连接作为一种典型的半刚性连接,具备良好的变形能力、一定的弯矩承载能力和很好的钢材屈服后塑性强化能力。     

A practical design method for semi-rigid composite frames under vertical loads

Although the benefits of semi-rigid connections and composite actions of slabs are extensively documented in the design of steel frames, they are not widely used in practice. The primary cause is the lack of appropriate practical design methods. In this paper, a practical method suitable for the design of semi-rigid composite frames under vertical loads is proposed. The proposed method provides the design of the connections, beams and columns for semi-rigid composite frames at the ultimate and serviceability limit states. The rotational stiffness of beam-to-column connections for calculating the deflection of the frame beams and the effective length factor of columns are also determined. In addition, the accuracy of the proposed design method is verified by a pair of tests carried out on full-scale semi-rigid composite frames. Moreover, a design example is proposed to demonstrate the application of the proposed design method. It is shown that the proposed design method not only takes into account the actual behavior of the beam-to-column connections and its influence on the behavior of the overall structures, but is also simple and convenient for a designer to use in engineering practice.     

New proposals on the calculation of the flexural resistance in angle connections

In this paper, beam-to-column top and seat angle connections with double web angle are considered. It is commonly known that angle connections have highly nonlinear behavior and Eurocode 3 does not specifically consider them. Moreover, the general procedure for calculating the connection flexural resistance by means of component methodology is very complex. Designers in the European zone do not use this semi-rigid typology. Therefore, in the case of beam-to-column angle connections, using a simplified procedure for design could be very helpful.This paper presents a methodology that improves other existing simplified proposals. This approach takes into account that resistance mainly depends on angles and that the web angle collapse mechanism can be predicted for closed bolt rows. The proposed method is based on finite element parametric studies. These studies have been carried out in order to determine the distance between the plastic hinges developed in the top angle. Experimental tests for determining the behavior of this type of connection have been performed. The proposed method has been validated with these tests and experimental results extracted from the literature.     

半刚性钢框架梁柱弱轴端板连接的试验研究和有限元分析

空间钢框架结构的高等分析必须考虑梁柱弱轴连接的抗弯性能。为研究钢框架梁柱节点弱轴端板连接的性能,进行2个边柱弱轴端板连接试件和2个中柱弱轴端板连接试件的单调加载试验,并建立有限元分析模型。为与试验结果对比,有限元分析采用的构件几何尺寸、材料特性等参数和加载过程均与试验相同,对比显示有限元分析结果和试验结果吻合较好。明确了弱轴端板连接的应力分布、塑性发展、变形特点和破坏模式。研究表明:①梁柱弱轴端板连接具备一定的转动变形能力和良好的弯矩承载能力,在端板受拉区可能形成塑性铰;②梁端弯矩较小时弯矩-转角曲线就体现出非线性的性质,弱轴端板连接属于典型的半刚性连接;③中柱节点和边柱节点弱轴端板连接的承载力基本一样,但半刚性特性差别很大。