外露式钢柱脚节点抗震性能试验研究

为了研究外露式钢柱脚节点抗震性能和提高外露式柱脚抗震设计的可靠性,本文针对外露式柱脚连接节点的抗震性能进行了试验研究,将两组不同的柱脚试件在循环反复荷载作用下的整体响应和各组成单元的局部响应情况进行对比。根据试验结果,分析柱脚节点在地震作用下的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、延性及耗能指标。试验结果表明:两个试件的初始刚度基本接近,但是无翼缘支撑板的柱脚刚度退化要明显快于有翼缘支撑板的柱脚;有翼缘支撑板的柱脚的延性系数比无翼缘支撑板的柱脚提高约28.7%,而耗能系数提高约10.1%;翼缘支撑板可以提高柱脚的连接强度和承载能力,使得节点区域各构件的协同作用加强;柱脚区域的力学特性表明其破坏形式为半刚性特性且在柱根部出现塑性铰。     

外露式钢柱脚受剪性能试验研究

以轴力和锚栓数量及其布置形式为参数,对4个外露式钢柱脚试件进行了水平往复加载试验,对其受剪性能及受剪机制进行分析。当柱脚所受轴力为压力时,柱脚的剪力由其与基础顶面间的静摩擦力传递给基础,且柱脚弯矩对其受剪承载力有提高作用。当柱脚所受轴力为拉力时,柱脚底板与基础表面间分离,柱脚在水平荷载作用下发生滑移,此时锚栓参与承担水平力,但其承担水平力的能力较小。柱脚受弯承载力随着柱脚锚栓数量的增加而增大。当锚栓数量从4个增加到6个时,柱脚受弯承载力增加了12%,耗能能力增加了20%。配置相同数量锚栓柱脚的滞回行为随着锚栓布置方式的不同也有所改变。将锚栓布置在沿加载方向的最外侧时,可以最大程度地利用每个锚栓的承载力。因此,在设计外露式柱脚时需要考虑锚栓布置方式,以便充分利用锚栓的受拉性能。     

埋入式钢柱脚抗震性能的试验研究

通过对埋入式钢柱脚低周反复荷载作用下的试验研究,分析了埋深比和栓钉布置方式对柱脚节点抗震性能的影响.采用ABAQUS有限元程序,对埋入式柱脚在反复荷载作用下进行了非线性有限元分析.试验研究和数值分析表明,埋深比和栓钉的布置方式对柱脚的抗震性能有较大影响.最后提出了最小埋深比和栓钉的合理布置方式.     

外露式钢柱脚的设计方法

通过对外露式柱脚的受力分析,结合工程实例,对国内常用的锚栓计算方法进行比较,并对GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》中对于柱脚锚栓的规定进行论证,可供设计人员参考。     

外露式钢框架柱脚抗震性能试验研究

为提高外露式柱脚抗震设计的可靠性,通过缩比试验研究两组不同柱脚试件在循环往复荷载作用下的整体响应和各组成单元的局部响应情况,并根据试验结果,分析柱脚在地震作用下的耗能特性、屈服机制、滞回性能、延性及刚度特性,给出抗震设计建议.     

设置带削弱段连接板的钢柱脚抗震性能有限元研究

在非线性分析平台OpenSEEs上,根据设置带削弱段连接板的钢柱脚构造形式及受力特征,以模拟关键部件的力学特征为主,建立可反映柱脚节点在弯矩与轴向力耦合作用下受力性能的简化模型,并通过试验数据验证简化模型的有效性。在此基础上,以连接板削弱段的宽厚比和横截面面积,以及轴压比为参数,建立了9个有限元模型,研究柱脚节点的抗震性能和滞回特征。结果表明：柱脚节点的受弯承载力与连接板削弱段宽厚比无关;当连接板削弱段横截面面积扩大至原来的4倍时,受弯承载力提高至原来的2.3倍;当轴压比由0.2(轴压)变为-0.2(轴拉)时,受弯承载力降低了66.9%。柱脚节点的耗能能力受轴压比的影响较小;当连接板削弱段宽厚比减小为原来的一半时,耗能能力提高了23.5%;当连接板削弱段横截面面积增加为原来的4倍时,耗能能力提高至原来的4.2倍;柱脚节点的自复位能力与连接板削弱段宽厚比无关,与连接板削弱段横截面面积成反比,而与轴压比成正比。综上可知,在恒定的轴压比下,可通过减小连接板削弱段的宽厚比来提高柱脚节点的耗能能力,通过调整连接板削弱段的横截面面积平衡柱脚节点的耗能能力与自复位能力。     

外包式钢柱脚设计方法研究

对外包式钢柱脚的设计方法进行分析研究,在分析其传力机理的基础上,指出由于栓钉的存在,钢柱必然传递一部分轴力给外包混凝土柱,利用组合柱理论对外包混凝土的压力进行计算,得到了简单的公式。通过算例发现:传递到外包混凝土的轴力是总轴力的20%~30%。根据混凝土外包钢柱脚的设计原则,对柱脚内弯矩和剪力的传递进行了分析,发现钢柱内的剪力和外包混凝土内的剪力是反向的,混凝土承担的剪力比柱子总剪力还要大。基于此参照日本建筑中心的资料,对外包式柱脚的抗剪设计强度提出了设计计算公式。最后总结了一个完整的外包式柱脚的设计方法。     

埋入式钢柱脚设计探讨

文章从实例出发,结合规范设计和常规设计分别进行了计算分析,分析了不同计算理论和方法产生的误差,并给出了设计建议。     

钢柱脚的试验研究及数值分析

进行8组试验,模拟柱与混凝土基础的连接节点,对钢柱脚进行研究。建立试件的三维有限元模型,并进行数值分析。将试验及有限元结果与公式进行对比,描述了柱脚的弯矩-转角关系。验证结果是令人满意的。     

露出型钢柱脚抗剪性能的理论与试验研究

介绍了国内外对钢柱脚锚栓的研究,并对其设计方法进行分析。通过试验与理论研究,应用相关文献的试验数据进行较好的验证,提出了一种低位锚栓钢柱脚整体抗剪设计方法。     

中性盐雾环境锈蚀H型钢柱抗震性能试验研究

通过7根锈蚀H型钢柱的低周往复荷载试验,研究锈蚀对H型钢柱破坏形态、承载力、变形、延性、耗能等方面的影响。结果表明:锈蚀钢柱的翼缘和腹板变形范围及屈曲中心高度呈减小趋势,部分钢柱屈曲中心高度降低了约30%;随着质量损失率增加,滞回环梭型饱满程度越低,所包围的面积越来越小;钢柱的承载力下降明显;钢柱位移延性系数及累积滞回耗能不断减小,并基于试验数据建立了锈蚀H型钢柱位移延性系数的退化模型及累积滞回耗能与循环次数的关系。锈蚀导致钢柱截面面积减小,同时点蚀的存在引起应力集中,减弱了其塑性变形能力。反复荷载作用下,钢柱塑性变形累积,局部屈曲导致承载力下降,抗震性能降低。     

中性盐雾环境锈蚀H型钢柱抗震性能试验研究

通过7根锈蚀H型钢柱的低周往复荷载试验,研究锈蚀对H型钢柱破坏形态、承载力、变形、延性、耗能等方面的影响。结果表明:锈蚀钢柱的翼缘和腹板变形范围及屈曲中心高度呈减小趋势,部分钢柱屈曲中心高度降低了约30%;随着质量损失率增加,滞回环梭型饱满程度越低,所包围的面积越来越小;钢柱的承载力下降明显;钢柱位移延性系数及累积滞回耗能不断减小,并基于试验数据建立了锈蚀H型钢柱位移延性系数的退化模型及累积滞回耗能与循环次数的关系。锈蚀导致钢柱截面面积减小,同时点蚀的存在引起应力集中,减弱了其塑性变形能力。反复荷载作用下,钢柱塑性变形累积,局部屈曲导致承载力下降,抗震性能降低。     

中性盐雾环境锈蚀H型钢柱抗震性能试验研究

通过7根锈蚀H型钢柱的低周往复荷载试验,研究锈蚀对H型钢柱破坏形态、承载力、变形、延性、耗能等方面的影响。结果表明: 锈蚀钢柱的翼缘和腹板变形范围及屈曲中心高度呈减小趋势,部分钢柱屈曲中心高度降低了约30%;随着质量损失率增加,滞回环梭型饱满程度越低,所包围的面积越来越小;钢柱的承载力下降明显;钢柱位移延性系数及累积滞回耗能不断减小,并基于试验数据建立了锈蚀H型钢柱位移延性系数的退化模型及累积滞回耗能与循环次数的关系。锈蚀导致钢柱截面面积减小,同时点蚀的存在引起应力集中,减弱了其塑性变形能力。反复荷载作用下,钢柱塑性变形累积,局部屈曲导致承载力下降,抗震性能降低。     

蜂窝钢柱的抗震性能分析

为了推广蜂窝钢柱在工程中的应用,需对其抗震性能进行更加深入的分析。在考虑材料非线性、几何非线性及初始缺陷(初弯曲、残余应力)的情况下,利用ABAQUS有限元方法分析腹板开孔类型、孔洞大小、孔洞间净距、构件长度和腹板高厚比变化时对蜂窝钢柱抗震性能的影响。分析结果表明:不同开孔类型对蜂窝钢柱的后期刚度有一定影响;孔洞间净距对蜂窝钢柱抗震性能影响不大;蜂窝钢柱的抗震性能主要与孔洞大小、构件长度和腹板高厚比有关,蜂窝钢柱的抗震性能随着孔洞大小或构件长度的增大而减弱;随着腹板高厚比的增大,蜂窝钢柱的极限承载力和刚度随之增加,延性性能随之下降。     

一般大气环境锈蚀钢柱抗震性能试验与数值分析

为研究锈蚀对钢柱抗震性能的影响,对20个钢板试件和7个H型钢柱试件进行一般大气环境加速腐蚀试验。通过锈蚀钢板单调拉伸与低周往复加载试验研究锈蚀钢板单调与循环加载性能的差异性,揭示锈蚀钢材强度、延性退化规律,建立锈蚀钢材循环本构模型;通过锈蚀H型钢柱拟静力试验,研究锈蚀钢柱在地震作用下的损伤过程、破坏形态及性能退化规律,结果表明:锈蚀导致柱脚塑性范围更加集中,并加快屈曲发展,从而引起承载力、刚度、延性和耗能能力显著退化,且较大的轴压比将进一步加快钢柱破坏过程。最后,提出考虑锈蚀程度的损伤钢柱抗震性能数值模拟方法,并进行参数化扩展分析,研究均匀/非均匀锈蚀程度、锈蚀分布范围等影响因素对H型钢柱抗震性能的影响规律,结果表明:非均匀锈蚀导致钢柱抗震性能退化更加严重,且当钢柱翼缘或柱脚发生锈蚀时,抗震性能退化更为显著。     

双屈服机制的外露式柱脚抗震性能分析

外露式柱脚通常用于中高层钢结构建筑,它是上部主体结构与基础连接的节点,起着将上部荷载传递到基础的重要作用.当脚的破坏形式为锚栓破坏时,外露式柱脚的滞回曲线表现出捏缩行为和滑移行为,此时外露式柱脚的耗能相对较小.为了提高柱脚的耗能能力,本文提出了一种双屈服机制外露式柱脚构造措施,利用两层底板实现双屈服机制——外底板屈服机制和锚栓屈服机制:在循环加载的条件下,外底板进行耗能,内底板与锚栓共同作用,直至锚栓屈服.本文以外底板的厚度和锚栓的直径为参数,对循环加载下双屈服机制外露式柱脚的抗震性能进行了数值模拟研究.分析结果表明,该柱脚具有两种屈服机制,即外底板屈服机制和锚栓屈服机制,且随着外底板厚度的增加,该柱脚的耗能能力增大;随着锚栓直径的增加,该柱脚的承载力显著增大.     

钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构抗震性能试验研究

钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构体系是由钢板混凝土组合剪力墙及其两侧的钢柱通过钢连梁连接而成。该体系能够拓展“连梁-墙肢”耦合体系的应用范围,两侧钢柱“拉-压”力偶参与承担倾覆力矩,使得单肢墙体亦能获得双重抗震设防机制的保护。为研究钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构体系的双重抗震机制,设计并制作一个耦连比0.45、缩尺比1/4的5层钢柱与钢板混凝土剪力墙耦合结构试件,对其进行低周往复加载试验,从滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性、损伤特征等方面研究了该结构的抗震性能。基于ABAQUS有限元分析软件,对试验进行模拟。试验与分析结果表明：钢柱与钢板混凝土组合剪力墙耦合结构的顶层钢连梁及墙体分别在顶层侧向位移为21、65 mm时达到屈服状态,当顶层侧向位移为102 mm时,墙体底部形成塑性铰耗能,钢柱与钢板混凝土组合剪力墙达到预定的屈服顺序和破坏模式,实现了钢连梁 单肢剪力墙的双重抗震防线,发挥了联肢剪力墙的耦合机制。     

埋入式钢柱脚研究现状与设计方法探讨

结合已有研究成果,对现行设计方法进行比较,通过对埋入式钢柱脚算例结果对比分析,总结出埋入式柱脚设计存在的问题,并得出了一些有益的结论,从而为高层建筑钢柱脚设计研究积累了经验。     

外包式钢柱脚研究现状与设计方法探讨

结合现存的研究成果,对国内外外包式钢柱脚设计方法进行对比,找到各种设计方法存在分歧的方面,为今后外包式钢柱脚的研究指明具体方向,推动钢结构技术的发展。