钢框架刚性连接加强型节点滞回性能试验研究

针对加强板参数对钢框架梁柱节点抗震机理的影响,设计制作4个翼缘过渡板和4个盖板加强型节点试件,采用1/2缩尺比例的T型试件进行低周反复循环荷载作用下的滞回性能试验研究,并在试验研究基础上采用有限元ANSYS进行数值模拟分析,得到满足节点抗震设计要求的加强板参数取值依据。研究结果表明板式加强型节点的塑性铰在距离加强板端部1/3～1/4梁高位置形成,梁柱连接焊缝均未出现开裂现象,翼缘局部屈曲明显,腹板鼓凸严重,塑性铰现象十分明显;加强板几何参数对节点的承载力和延性均有明显影响,当加强板的长度和厚度增加时,节点承载力有所提高,但其滞回性能和延性性能降低;加强板长度取值过大,节点域在梁塑性铰形成和外移之前发生剪切屈服破坏,限制了加强板末端塑性变形的发展机制。建议加强板参数取值范围:翼缘过渡板或盖板加强板的长度为梁高的0.5～0.8倍;翼缘过渡板厚度为梁翼缘厚度的1.2～1.4倍,盖板加强板厚度为梁翼缘厚度的0.7～1.2倍。     

钢框架梁端翼缘侧板加强型节点有限元分析

研究了翼缘侧板加强型节点的性能,结合已研究的相关节点焊接试验,采用ANSYS软件建立了模型进行分析计算,并与试验结果对比,研究表明:翼缘侧板加强型节点在破坏形态、滞回性能、承载力、延性系数都具有较好的表现,可为工程应用提供参考。     

翼缘板加强型梁与节点域箱形加强型柱弱轴连接滞回性能研究

采用有限元软件ABAQUS对节点域箱形弱轴连接普通节点和翼缘板式加强型节点进行有限元分析,研究了翼缘过渡板的长度、翼缘过渡板的厚度、轴压比、钢材强度对节点域箱形弱轴连接翼缘板加强型节点滞回性能的影响。分析结果表明:在循环荷载作用下,翼缘板厚度对节点的滞回性能影响较小,建议翼缘过渡板tf的厚度取值范围为1.2t≤tf≤1.6t(t为梁翼缘厚度);翼缘板长度对节点的滞回曲线影响较明显,建议翼缘加强板长度l_p的取值范围为0.6h_b≤l_p≤0.8h_b(h_b为梁的高度);轴压比不宜过大,建议取0.6以下,否则无法满足强柱弱梁的抗震设防要求;随着钢材强度的提高,节点的屈服承载能力和极限承载能力随之也提高,但其延性也在降低,Q390以上的中高强度钢材不满足延性大于3的要求,因此中高强度钢材的应用有待进一步的研究。     

钢框架梁端翼缘扩翼型节点有限元分析

本文应用有限元分析软件ANSYS对钢框架梁端翼缘扩翼型节点进行有限元分析,并与相关的实验结果进行对比,并与试验结果对比。研究表明:有限元建立的模型试件破坏形态与实验试件的破坏形态大体相同,屈服荷载、极限荷载及延性系数的数值都很接近,验证了有限元分析的准确性,同时证明了节点塑性铰能有效地移出梁柱节点,提高节点的抗震性能,为今后的理论研究及工程应用提供参考。     

带裂纹翼缘板加强型节点局部试件力学性能试验研究

为研究带裂纹钢框架梁柱节点在地震过程中的抗震性能,设计制造了5个梁柱节点局部试件进行拉卸循环加载试验,研究初始裂纹缺陷位置对局部试件力学性能的影响.试验结果表明:带初始裂纹缺陷的加强型节点局部试件的承载力和延性性能均有所降低;初始裂纹缺陷位置不同会对试件产生不同程度的影响,缺陷位于加强板端部角焊缝中间时所造成的影响更为突出.     

局部可更换钢框架梁-柱节点受力性能研究

基于保险丝和塑性铰外移理念,将外伸端板连接、削弱型和拼接型连接的优点进行整合,提出一种局部可更换钢框架梁-柱连接节点.选取端板连接和拼接节点2个典型试验进行模拟,验证有限元建模过程的可靠性,然后对试件进行变参数分析,研究短梁翼缘削弱深度、削弱长度、短梁长度对节点承载力、耗能能力及延性的影响.结果表明:通过对H型短梁翼缘...     

钢结构焊接翼缘板加强式梁柱刚性连接滞回性能试验研究

焊接翼缘板加强式梁柱刚性连接是塑性铰外移以提高连接塑性变形的一种改进形式。为考察这种连接形式在循环荷载作用下的滞回性能,共进行了4个1/2模型的拟静力加载试验,研究了梁翼缘宽厚比、腹板高厚比对连接性能的影响和节点域强弱对连接塑性转动能力的影响。作为比较,还进行了一个盖板加强式梁柱刚性连接的试验。试验结果表明,这种连接形式性能优良,所有的试件都没有发生脆性破坏,都能确保塑性铰转移到加强板以外,梁端塑性转角介于0.044～0.054rad之间,达到了特殊抗弯钢框架连接塑性转动能力不小于0.03rad的要求。在试验过程中所有的加强板都没有发生局部屈曲。在满足我国抗震规范要求的前提下,增大梁翼缘的宽厚比,梁翼缘更易于发生塑性局部屈曲,但对极限承载能力和变形能力的影响不大;减小梁腹板的高厚比则对承载能力的影响较明显;较弱的节点域,会显著降低连接的承载力,但可提高其变形能力。     

钢框架肋板加强型节点的滞回性能研究

运用有限元软件ABAQUS 6.14-1首先对已有节点试验试件的滞回性能进行模拟,验证了有限元建模方法的正确性后,对外侧双肋板加强型、内侧双肋板加强型及外侧单肋板加强型节点进行滞回行为对比分析,然后对单肋板加强型节点进行系列参数分析,考虑的参数包括肋板长度a、肋板高度b和肋板厚度t。结果表明:内侧双肋板加强型节点并不适用于工字形柱强轴连接,其梁翼缘焊缝处有明显的应力集中,而外侧双肋板加强和单肋板加强型节点的受力性能相当;各参数对单肋板加强型节点的承载能力基本没有影响;随着参数b和t的增大,梁上、下翼缘焊缝处的Mises应力逐渐降低,肋板长度a主要影响塑性铰的位置;建议a=(1/2～3/4)h_b,b≥h_b/3,t≥2t_(bw),两短边a′=0.2a,b′=0.2b,其中,h_b为梁截面高度,t_(bw)为梁腹板厚度,最后给出了单肋板加强型节点的设计方法。     

钢框架梁柱节点力学性能研究

在美国的Northridge地震和日本阪神地震中,钢框架梁柱刚性连接节点发生严重的脆性破坏现象,显示出节点构造还不尽合理,需对其进行构造改进.文中提出三种改进方式,通过对改进后节点的有限元计算分析,结果表明:在反复荷载作用下,改进节点强度和刚度较好,能够满足我国抗震规范的要求;塑性铰外移,改善节点区的力学性能;加载到极限状态时,节点域变形很小,满足强节点弱杆件的抗震设计原则;且节点构造简单,易于工地现场施工.     

钢框架加强型节点抗震性能试验研究及有限元分析

为探讨加强板构造形式对节点抗震性能的影响,针对盖板、翼缘过渡板、腋板以及肋板等4种不同构造形式加强型节点进行试验及有限元分析,对其承载力、荷载-位移滞回性能、塑性变形能力、耗能、破坏形态等进行研究。结果表明:在低周循环荷载作用下,4种不同构造形式的节点试件均形成塑性铰并远离梁柱连接焊缝位置,塑性铰处的梁翼缘和腹板均产生较大塑性变形,耗能效果明显,达到塑性铰外移设计要求,梁柱节点焊缝没有出现脆性破坏。加强板的构造形式对节点承载力、延性及耗能能力有较大的影响,腋板及肋板加强节点试件的承载力高于盖板和翼缘过渡板加强型节点,而后两种节点的延性和耗能能力大于前两种节点。设计中应综合考虑加强板构造形式对节点抗震性能影响。综合比较试验及有限元分析结果可知,翼缘过渡板、腋板加强型节点具有较高的承载力以及较好的延性和耗能能力,建议在高烈度抗震设防区使用。     

钢框架梁柱角钢节点连接的抗震性能试验研究

通过对钢框架梁柱角钢连接在循环荷载作用下节点滞回性能的试验研究,分析了普通螺栓角钢连接以及高强螺栓角钢连接这两种连接类型的刚度、承载能力和延性特征,并讨论了两种连接类型的差别。从试验中还可以得出,腹板角钢对连接的承载力有明显改善,在计算连接抗弯承载力时应考虑腹板连接的影响。     

腹板削弱型节点参数设计及梁单元刚度矩阵研究

实际工程中通过合理设计洞口尺寸可以迫使塑性铰在梁削弱截面处出现,避免节点先于构件发生破坏,保证结构的整体性使其免于倒塌,同时又可使室内管线从腹板空腔内通过,降低建筑层高,提高经济效益。在综合考虑了梁翼缘对腹板的约束要求、削弱截面处腹板的抗剪强度要求、梁端柱面处与削弱处截面的抗弯能力比以及防止受压板件局部失稳,可以确定矩形洞口尺寸大小和削弱截面距离柱表面的距离。梁腹板开洞后必然影响框架梁单元的刚度矩阵,从而影响结构的内力与位移。因此,有必要对腹板开矩形洞口框架梁单元的刚度矩阵进行研究。为了减少计算工作量,将梁单独作为一个杆单元,利用虚功原理推导其弹性刚度矩阵,并通过一算例与有限元结果进行了比较,两者结果吻合良好。     

钢框架梁柱加腋节点有限元分析

通过建立钢框架节点试件的三维有限元分析模型,并对其进行非线性分析,对比地分析了各试件的应力分布规律,明确了腋在节点受力中的作用以及在循环荷载作用下,节点的滞回性能及加腋对节点吸能能力的影响。     

钢管结构法兰连接节点拉弯承载力简化设计方法

法兰连接是钢管结构中一种重要的连接形式,拉、弯作用是法兰连接节点的主要受力工况。国内外现存的法兰连接节点在拉、弯作用下的承载力验算公式很少,且未能全面考虑节点的受力特性,有明显的不足。利用屈服线理论,得到了由法兰板厚度控制的法兰连接节点拉弯承载力计算公式,并与可靠的有限元计算结果相比较,证明了所提出的理论计算公式的合理性和适用性,可为法兰连接节点拉弯设计提供参考。     

狗骨式型钢高强混凝土边节点抗震性能试验研究

为了研究狗骨式型钢高强混凝土(HSRC)框架边节点的抗震性能,对9个边节点试件进行低周反复荷载试验。试验结果表明:设计合理的狗骨式型钢高强混凝土框架边节点具有良好的位移延性和滞回特性;轴压比小的试件,其节点的滞回曲线较丰满,骨架曲线较平缓,延性与耗能能力相对较好;在轴压比相等或相近的情况下,对梁型钢采用狗骨式削弱的试件较普通试件具有更好的延性性能和耗能能力,位移延性系数提高幅度为10%～25%;对节点附近梁端型钢翼缘采取狗骨式削弱,能够将框架梁的塑性铰从梁端根部转移到削弱部位,从而有效地提高节点的抗震性能,达到延性设计的目的。     

钢框架梁柱T型钢连接滞回性能的研究及设计建议

钢框架梁柱T型钢连接是一种采用T型钢通过高强螺栓连接的节点连接形式,这种连接安装简单、造价经济,而且其刚度和承载力相对较大,延性较好。通过ANSYS对T型钢连接的滞回性能进行分析,并在非线性有限元分析结果的基础上,提出钢框架T型钢连接的抗震设计对策和建议。     

翼缘加强型狗骨式节点的性能分析及改进

基于对"强节点弱构件"概念的深化,改进现有梁柱延性节点形式,提出几何尺寸更为合理的翼缘加强型狗骨式节点。首先以扩翼式节点试验研究为基础,利用ANSYS软件对此扩翼式节点进行非线性有限元分析,并将有限元分析与试验结果相对比;在此基础上,对梁柱节点形式加以变化,做出翼缘加强型狗骨式、狗骨式以及普通型3种形式节点,参照上述分析方法对这3种形式的节点进行循环荷载下的有限元分析,并调整翼缘加强型狗骨式节点的几何尺寸,从而明确改进后翼缘加强型狗骨式节点的性能优势。     

重庆大剧院型钢混凝土悬挑构件数值分析

重庆大剧院关键型钢混凝土悬挑构件SRC-1由于结构复杂,依据现行规范难以计算承载力和确定上部型钢锚固长度。采用ANSYS软件建立了构件的三维有限元模型。应力分析表明,设计荷载下构件构件具有足够的承载能力,上部型钢锚固良好,裂缝发展情况与试验吻合。随后建立的二维有限元模型则考虑了型钢(包括剪力键)与混凝土的粘结-滑移关系,计算得到了型钢与混凝土间粘结滑移的分布,结果表明构件不会发生粘结失效导致的拔出破坏。     

预压装配式预应力混凝土框架梁端弯矩调幅系数的研究

预压装配式预应力混凝土框架结构作为一种新型的预应力装配式结构,开辟了预应力结构工业化生产的新途径。为了更好地应用于实际,研究预压装配式预应力混凝土框架结构的延性及其梁端的弯矩调幅能力将具有重要的理论意义和工程实用价值。基于一榀单层双跨框架结构,从塑性铰转动能力和裂缝宽度两个方面分析弯矩调幅系数的取值,与试验结果相比较,吻合较好。     

钢框架梁柱半刚性节点在循环荷载作用下的试验研究

介绍了钢框架梁柱采用梁端外伸端板与柱翼缘之间高强螺栓连接的半刚性节点在循环往复荷载作用下的试验过程和结果。分析了 4种不同形式节点的承载能力和延性特征。依据试验结果 ,对半刚性节点提出了增加节点延性、防止脆性破坏的构造措施 ,为钢框架梁柱半刚性节点的设计提供了试验依据。