装配整体式框架节点抗火性能有限元分析

为考察预制柱-叠合梁装配整体式框架节点的抗火性能,利用ABAQUS建立节点的有限元模型,采用简化弹簧模型对套筒灌浆连接件进行了模拟,模型得到了抗火试验结果的验证。利用上述模型,分析了梁荷载比、柱荷载比、梁柱线刚度比、轴向约束刚度比的影响。研究表明:梁荷载比、柱荷载比和轴向约束刚度比对节点的抗火性能有较大影响;随着荷载比的增大,节点的耐火极限呈下降趋势;轴向约束刚度比减少了柱端位移,对节点抗火性能存在有利影响;接近耐火极限时,节点转角增长明显加快,并在较短时间内失去了承载能力,破坏具有一定的突然性。     

方钢管混凝土柱-钢梁T形件连接节点耐火性能数值分析

为研究方钢管混凝土柱-钢梁T形件连接节点的耐火性能,通过验证已有试验,在模型可靠的基础上,建立了节点在钢梁下翼缘以下区域受火及钢梁上翼缘以上区域受火两种工况下耐火极限有限元计算模型.分析了在两种受火工况下柱端火灾荷载比、梁端火灾荷载比、梁柱线刚度比对节点耐火极限、破坏模态的影响.结果 表明:当节点钢梁下翼缘以下区域受火...     

轴向约束PEC柱-组合梁节点抗火性能研究

建立轴向约束PEC柱-组合梁节点(绕强轴)有限元模型,分布其火灾下的温度场分布及力学性能,研究柱上火灾荷载比、梁上火灾荷载比、轴向约束刚度、梁柱线刚度比对节点抗火性能的影响。结果表明,下部受火条件下,节点区温度由上到下、由外到内呈递减趋势,梁截面温度从混凝土板顶到钢梁下翼缘呈减小趋势;破坏时节点整体变形呈"飞机型",梁端下翼缘出现局部屈曲;随梁上火灾荷载比、梁柱线刚度比的增加,节点转角陡增对应时间缩短;柱上火灾荷载比、轴向约束刚度对节点转角的影响不显著。     

波纹钢腹板组合框架中节点抗火性能研究

文章使用ABAQUS通用仿真有限元软件,建立基于某公司捷约预制装配系统的框架中节点受火分析模型,得出不同参数下的耐火极限,以此来补充公司产品规范中的防火设计。研究一定参数范围内火灾荷载比、配筋率、线刚度比对构件耐火极限的影响。结果表明：在一定范围内,节点的耐火极限随着梁端荷载比、配筋率和梁柱线刚度比增大而减小,但变化较小且有一定波动。     

不同受火边界下装配式框架的节点抗火性能研究

采用ABAQUS有限元分析软件建立装配式框架中节点上部和下部受火的分析模型,分析重要截面的温度场分布,并将耐火极限的计算值与试验值进行对比验证.研究一定参数范围内荷载比、配筋率、线刚度比对构件耐火极限的影响.研究表明:在不同的受火条件下,梁端变形在升温起初变化缓慢,而接近耐火极限时变形加快,破坏具有一定的突然性.荷载比对节点的耐火极限影响较为显著,表现为荷载比越大,耐火极限越小;配筋率增大时,节点耐火极限变小;随着线刚度比变大时,耐火极限变大.不同受火边界对中节点的耐火极限有一定的影响,两者耐火极限相差0.03％.在相同荷载比、配筋率、线刚度比条件下,上部受火节点耐火极限较下部受火耐火极限小.     

多层多跨钢筋混凝土平面框架拟静力倒塌试验研究#br#

建筑结构的破坏具有离散性和系统性的特点,该特性决定结构抗地震倒塌的研究需多参数、多层次考虑问题。文章结合结构地震倒塌破坏模式的研究,完成了三榀钢筋混凝土平面框架的低周反复荷载试验,通过对模型框架破坏过程、破坏形态、滞回耗能及刚度退化的分析,探讨轴压比和梁柱线刚度比对RC框架结构抗震性能的影响,以期为后续结构地震倒塌破坏机理的研究提供参考。分析结果表明：降低结构的竖向荷载和梁柱线刚度比,有利于梁端塑性铰的充分发育,从而更易实现理想的“梁铰”破坏机制;试验框架的最终破坏是由底层柱下端塑性铰充分发育后、混凝土突然压溃所致,底层构件的耗能能力得到充分发挥,而中间层构件和顶层构件所耗散的能量较少;KJ-2的峰值荷载及极限荷载比KJ-1的峰值荷载及极限荷载分别大约9.9%和8.7%、等效黏滞阻尼系数比KJ-1大约16.5%,但位移延性系数比KJ-1小约57.1%,说明增大结构的竖向荷载可以提高其承载能力及耗能能力,但会降低延性及变形能力,同时,一定程度地增大竖向荷载,有利于强化结构的初始抗侧刚度,延缓刚度退化趋势,但在层间位移角较大情况下P-Δ效应的影响凸显;结构梁柱线刚度比的增大可以提高其耗能能力,但会降低结构的承载能力、延性及初始抗侧刚度;对于轴压比及梁柱线刚度比较小的“梁铰”结构,临近倒塌时的层间位移角可达1/25,此时结构仍具有一定的竖向承载能力。     

复式钢管混凝土装配式连接节点抗震性能试验研究

为研究复式钢管混凝土装配式连接节点的抗震性能,设计了5个复式钢管混凝土单边螺栓节点试件及1个穿心螺栓对比节点试件,进行了柱端固定轴压下水平往复加载试验,分析了T型件加肋、T型件翼缘厚度、梁柱线刚度比等对节点破坏形态、荷载-位移曲线、承载力、延性、耗能、刚度退化等抗震性能的影响。结果表明:复式钢管混凝土单边螺栓T型件连接节点滞回曲线饱满,变形耗能能力较强; 相比T型件未加肋试件,加单肋的节点极限承载力提高39%,加双肋节点极限承载力提高44%; T型件翼缘厚度20 mm的节点比14 mm的极限承载力提高13%,且极限位移也相应提高; 当梁柱线刚度比增大时,节点试件极限承载力和耗能能力均明显提高; 单边螺栓可发挥复式钢管混凝土柱内层钢管单边锁紧优势,内钢管应变值较大但节点域无明显变形,节点传力可靠且结构整体性较好; 对比穿心螺栓节点,单边螺栓节点初始刚度略小,极限承载力略有提高,二者等效黏滞阻尼系数基本相当,而节点变形能力及延性显著提高,说明单边螺栓装配式连接能较好地保证节点的稳定性和抗震性。     

具有端部约束的碳纤维布加固混凝土梁耐火性能试验研究

在ISO834标准升温条件下,开展了具有端部约束的7根碳纤维布加固混凝土梁和1根未加固混凝土梁的耐火性能试验,考察了梁端轴向和转动约束、防火涂料厚度、荷载比等参数对约束梁高温变形及内力的影响。试验结果表明:约束梁的轴向变形最大值随轴向约束刚度比和防火涂料厚度增大而减小,附加轴力最大值随轴向约束刚度比增加或防火涂料厚度减小而增大,梁端附加弯矩最大值随防火涂料厚度减小而增大,但防火涂料厚度在10~20mm范围内变化时影响幅度有限;降温后约束梁的附加轴力仅少量恢复,梁端附加弯矩却较大幅度回落;与非加固梁相比,加固梁的梁端附加弯矩最大值不仅数值更小,而且出现时刻明显偏晚。     

基于子结构模型的约束PEC柱抗火性能研究

利用有限元软件ABAQUS建立包含部分梁、柱、板的约束PEC柱子结构顺序热-力耦合分析模型,计算了子结构轴向位移变化曲线和耐火极限。应用约束PEC柱抗火试验数据验证了模型的合理性。结果表明,随着荷载比的增加,柱轴向变形峰值和耐火极限减小;随着轴向约束刚度比的增加,柱轴向变形峰值减小,耐火极限增加;随着柱相对长细比的增大,柱轴向变形峰值增大,耐火极限减小;低轴向约束刚度比条件下,PEC柱耐火极限随着偏心率的增大而增大;高轴向约束刚度比条件下,PEC柱耐火极限随着偏心率的增大而减小。     

轴向约束型钢混凝土柱耐火性能试验研究

为了考察受轴向约束的型钢混凝土柱的耐火性能,以荷载比、偏心率和含钢率为参数,开展了7根轴向约束型钢混凝土柱的耐火试验。采用恒载升温模式,研究了火灾下受轴向约束的型钢混凝土柱的温度分布、位移、变形、耐火极限及破坏形态。试验结果表明：荷载比相同时,施加在轴心受压柱顶的竖向荷载大于偏心受压柱。对于轴心受压柱,高温下柱首先缓慢膨胀,然后逐渐压缩破坏;由于轴向约束分担了柱的竖向荷载,压缩变形随时间变化较为缓和,轴向约束延长了柱的耐火极限。对于偏心受压柱,高温下其膨胀变形大于轴心受压柱,且膨胀变形先增加再减小;轴向约束增加了柱的竖向荷载,缩短了柱的耐火极限。荷载比对轴向约束型钢混凝土柱耐火极限影响显著,荷载比越大,耐火极限越小。当荷载比不大于0.5时,偏心率越大,柱的耐火极限会相应增大。含钢率增加,会在一定程度上延长柱的耐火极限。     

方钢管混凝土柱-钢梁框架耐火性能分析

研究方钢管混凝土柱-钢梁框架结构的耐火性能。基于有限元方法,分析了GB/T 9978（同ISO-834）加热条件下,带有混凝土楼板的方钢管混凝土柱-钢梁单向螺栓连接框架结构的温度分布、耐火时间和破坏模式,并对有限元模拟结果进行了试验验证,在试验结果基础上采用有限元方法分析了方钢管混凝土柱构件与方钢管混凝土框架柱的耐火极限差异。研究结果表明：与方钢管混凝土框架柱的其他区域相比,方钢管混凝土框架柱节点区的温度相对较低;根据本文建议的框架结构判定准则,当单向螺栓节点连接可靠,随着作用在柱和梁上荷载水平的变化,柱破坏模式和梁破坏模式是方钢管混凝土柱-钢梁框架的主要破坏模式;当框架梁上不施加荷载,只对框架柱起到约束作用,其他条件相同时,方钢管混凝土框架柱的耐火极限大于两端铰接柱构件的耐火极限,但小于一端固接一端铰接支撑柱构件的耐火极限。     

Fire performance of axially restrained steel reinforcedconcrete columns

为了考察受轴向约束的型钢混凝土柱的耐火性能，以荷载比、偏心率和含钢率为参数，开展了7根轴向约束型钢混凝土柱的耐火试验。采用恒载升温模式，研究了火灾下受轴向约束的型钢混凝土柱的温度分布、位移、变形、耐火极限及破坏形态。试验结果表明：荷载比相同时，施加在轴心受压柱顶的竖向荷载大于偏心受压柱。对于轴心受压柱，高温下柱首先缓慢膨胀，然后逐渐压缩破坏；由于轴向约束分担了柱的竖向荷载，压缩变形随时间变化较为缓和，轴向约束延长了柱的耐火极限。对于偏心受压柱，高温下其膨胀变形大于轴心受压柱，且膨胀变形先增加再减小；轴向约束增加了柱的竖向荷载，缩短了柱的耐火极限。荷载比对轴向约束型钢混凝土柱耐火极限影响显著，荷载比越大，耐火极限越小。当荷载比不大于0.5时，偏心率越大，柱的耐火极限会相应增大。含钢率增加，会在一定程度上延长柱的耐火极限。     

CFRP加固RC梁-板-柱框架中节点抗震性能试验研究

试验中设计了考虑楼板和正交梁的足尺钢筋混凝土框架中节点,对其进行拟静力试验,研究柱端、梁端采用CFRP加固对梁-板-柱中节点抗震性能和破坏模式的影响。分析了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能、位移延性、刚度退化及节点核心区剪切变形等。结果表明：由于楼板和正交梁的影响,未加固节点呈现“强梁弱柱”的柱铰失效模式;采用CFRP仅加固柱端或同时加固柱端及梁端,对节点承载力影响较小,但可有效提高节点的位移延性和耗能能力,使中节点的破坏模式由柱铰机制转为“强柱弱梁”的梁铰机制,仅采用CFRP加固柱端的方法效果更好;由于正交梁的存在,节点核心区在较大位移水平下未出现明显的剪切破坏。     

新型装配式混凝土框架节点抗火性能有限元分析

为考察一种新型装配式混凝土框架节点的抗火性能,采用有限元分析软件ABAQUS进行模拟火灾分析,研究柱轴压比、梁荷载比、轴压偏心率、混凝土保护层厚度、节点连接螺栓直径对节点抗火性能影响。结果表明,所有分析节点耐火极限均能满足规范要求,且在火灾中均以梁变形过大失效;在接近耐火极限时,节点变形速度明显增大,破坏具有突然性;分析参数中,耐火极限随轴压比、荷载比、偏心率的增大而减小,随混凝土保护层厚度、螺栓直径增大而增大,其中轴压比、偏心率和混凝土保护层厚度的变化对耐火极限影响较大。     

新型薄壁方钢管混凝土梁柱节点拟静力试验研究

以轴压比为主要变化参数,对两种类型共4个1∶1足尺模型的新型薄壁方钢管混凝土梁柱节点进行了拟静力试验。试验观察了试件的受力过程和破坏形态,得到了梁端荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,并对比分析了试件的刚度退化、延性和耗能能力。结果表明:两种节点破坏均属于延性破坏,破坏时C型钢梁发生平面外屈曲,形成塑性铰,钢梁下翼缘、腹板与柱焊接处拉裂,钢管混凝土柱-空钢管梁节点还在空心钢管梁上出现塑性铰;随着轴压比的增大,空钢管柱-空钢管梁节点初始刚度变化不大,而钢管混凝土柱-空钢管梁节点刚度有所减小,两种节点的延性均明显降低,极限承载力也有所下降,其中钢管混凝土柱-空钢管梁节点下降幅度更大。至于钢管混凝土柱-空钢管梁节点刚度则明显大于空钢管柱-空钢管梁节点,且滞回曲线较饱满,在极限承载力、延性和耗能指标等方面均优于空钢管柱-空钢管梁节点。     

模块化预制钢骨混凝土柱-钢梁组合节点抗震性能试验研究

提出了一种适用于建筑工业化的模块化组合节点,以梁-柱-节点核心区分离、模块化预制的理念设计了3个基础试件,通过拟静力试验,获得了不同梁柱线刚度比（k_i）时各节点的破坏过程、破坏特征,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性耗能及刚度退化等抗震性能。结果表明：随着k_i值的增大,节点呈现出由梁端受弯向节点剪切、柱端压弯的破坏模式发展,且经历了弹性、弹塑性和破坏三个阶段。节点的滞回曲线饱满,骨架曲线均呈“S”型,节点的整体刚度退化性能稳定,其平均延性系数在3.71～4.25之间,极限转角在0.0646～0.0760 rad之间,平均等效黏滞阻尼系数在0.32～0.33之间,节点表现出良好的力学性能和滞回特性。梁柱线刚度比对纵向钢筋和混凝土的应变影响较大,而对H型钢骨、钢梁腹板和翼缘连接板的应变影响较小;节点核心区受剪机理与“斜压杆”基本一致。     

复式钢管混凝土外加强环板节点抗震性能试验研究

外加强环板节点构造简单、传力路径明确,是目前比较成熟且被广泛应用的钢管混凝土结构节点,针对复式钢管混凝土柱设计了其与H型钢梁连接的外加强环板节点,对9个复式钢管混凝土外环板节点试件和1个单钢管混凝土对比节点试件进行了低周往复荷载试验,以轴压比、外环板宽度、梁柱线刚度比以及锚固腹板是否加肋作为主要变化参数,研究了新型节点破坏形态、破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力及强度刚度退化等性能。试验研究结果表明:梁柱线刚度比小的节点试件易形成梁端弯曲破坏形态,而梁柱线刚度比大易形成柱端压弯破坏形态;复式钢管混凝土外环板强度和刚度退化均匀、持续、稳定,表现出了良好的耗能能力和变形能力,抗震性能较好;轴压比增大可提高节点试件初始刚度;环板宽度增加可提高节点的延性;锚固腹板加肋可提高节点的承载力。     

钢管混凝土叠合柱-混凝土梁节点滞回性能的有限元分析

在考虑往复荷载作用下混凝土材料的刚度损伤和恢复,以及钢材的包辛格效应的基础上建立了钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点在柱端恒定轴压力和梁端往复侧向力共同作用下的有限元分析模型。有限元模型考虑了几何非线性和材料非线性的影响,并合理考虑了节点核心区各组件之间的接触作用。采用有限元模型模拟了4个组合节点试件的滞回试验,计算的破坏模态和荷载-位移滞回曲线均和试验结果吻合良好。在此基础上,利用该模型对节点受荷全过程的工作机理进行了分析,细致剖析了节点区各部件的应力、应变发展状态以及节点的破坏机理。此外,还对节点的滞回性能进行了参数分析,研究了各重要参数如核心区构造、楼板、柱轴压比和梁抗弯能力等对其荷载-位移关系曲线和极限承载力的影响规律。研究结果可为此类组合节点的工程抗震设计提供参考和依据。     

钢筋混凝土框架结构层间变形与构件局部变形关系的试验研究

将柱端弯矩增大系数、轴压比和梁剪跨比作为设计参数设计了9个1/2比例的钢筋混凝土框架节点,进行了低周反复荷载试验,研究了构件的破坏形式、各种构件的局部变形对层间位移的贡献。研究表明,结构的层间变形与构件局部变形的关系与试件的破坏形式有关。对于发生梁端弯曲破坏的试件,节点剪切变形引起的层间变形很小,在进行框架结构的弹塑性地震反应分析时,可近似忽略节点区的剪切变形;对于发生梁端弯曲破坏—节点剪切破坏或柱端弯曲破坏—节点剪切破坏的试件,在构件进入屈服状态后,节点的剪切变形引起的层间位移较大,在进行框架结构的弹塑性地震反应分析时,不能忽略节点剪切变形的影响。     

薄壁方钢管混凝土柱-空心钢管梁加腋节点抗震性能试验研究

以轴压比为主要考察参数,对4个1∶1足尺模型的薄壁方钢管混凝土柱-空心钢管梁加腋节点进行低周反复荷载试验。通过试验观察其受力过程和破坏形态,得到梁端荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,并分析节点的刚度退化、延性和耗能能力。结果表明:加腋板增强了节点域刚度,避免了焊接区域板件的脆性断裂,节点破坏由梁的局部屈曲引起,塑性铰形成于梁上并远离节点区域,柱和节点域基本完好,较好地满足了"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计要求;试件的滞回曲线较饱满,延性系数为2.00~2.70;随着位移幅值的增加,试件的耗能能力不断提高,耗能性能良好;试件的极限承载力、延性及耗能能力等随轴压比增大无明显变化。