L形钢管混凝土柱-H型钢梁Z字形拼接节点抗震性能研究

研究了一种L形钢管混凝土柱-H型钢梁Z字形拼接节点的抗震性能,包括翼缘和腹板均拼接的节点和设置上、下部翼缘加劲肋替代腹板处拼接板的节点.通过对节点的拟静力试验和研究,获得了节点的滞回曲线、滑移荷载、屈服荷载、极限荷载、耗能能力、延性与刚度退化规律,分析腹板处拼接板和翼缘加劲肋对节点抗震性能的影响.研究结果表明:腹板处拼接板可以提高节点的屈服荷载和极限荷载.增加翼缘高强螺栓数量可以提高节点的滑移荷载,但会降低节点的延性性能.垂直加劲肋可以提高节点的屈服荷载、极限荷载和延性.对比有无上、下翼缘加劲肋的两组节点可知,上、下翼缘加劲肋可以提高节点的承载能力,有效传递拼接区的剪力,可代替腹板连接,该节点具有良好的延性和塑性转动能力.     

T型钢连接的钢框架梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能分析

采用ANSYS有限元软件对T型钢梁柱节点进行三维实体建模,并在此基础上利用非线性有限元方法研究不同节点在低周往复荷载作用下的滞回性能。结果表明：T型钢连接节点的滞回曲线稳定饱满,具有较为理想的抗震性能。T型钢翼缘厚度、是否设置加劲肋和螺栓竖向排列方式对节点抗震性能影响较大;柱腹板厚度、梁翼缘和腹板厚度对抗震性能影响较小,T型钢梁柱节点属于半刚性节点。     

延性强化型可恢复功能装配式开洞槽钢梁柱节点抗震性能数值研究

基于损伤控制和防屈曲设计理念,提出了一种延性强化型可恢复功能装配式开洞槽钢梁柱节点。采用有限元数值模拟方法对4组算例的抗震性能进行了分析研究,重点研究了翼缘内盖板厚度、狗骨削弱段宽度及螺栓数量等参数对节点抗震性能的影响,并获得了该节点的滞回曲线、破坏模式、应力分布及盖板相对位移曲线等性能指标。研究结果表明,该节点拥有良好的承载性能和抗震性能;塑性铰可有效被转移到翼缘盖板上,保证梁柱等主要构件基本处于弹性,所以震后可通过更换连接装置来实现节点的可恢复功能;槽型腹板连接板可有效抑制翼缘内盖板的鼓曲变形,起到防屈曲的约束效果,提高节点的延性;此外,翼缘内盖板厚度、狗骨削弱段宽度及螺栓数量等参数对节点抗震性能影响较大,需合理设置。     

腹板开孔处设置加劲肋的梁柱节点的抗震性能研究

为了探讨腹板开圆孔处设置加劲肋对梁柱节点及钢框架的抗震性能的影响,运用有限元软件ABAQUS对该类型节点进行关键参数的影响分析,并对不同节点形式的钢框架进行抗震性能对比研究。考虑的参数包括腹板开圆孔的直径D、圆孔中心距离柱翼缘表面的距离l、圆孔处加劲肋的厚度t及加劲肋的宽度b,共设计了4个系列16个节点模型,并进行循环荷载作用下的受力性能对比分析。结果表明,腹板开孔处设置加劲肋可以显著减小梁柱节点的塑性应变,并减小梁截面的屈曲变形,增大腹板开圆孔型节点的承载力;梁柱节点的承载力随着参数D的增大有所下降,随参数b或t的增大逐渐增大,参数l的影响很小;梁翼缘焊缝处的Mises等效应力水平随参数D的增大有所下降,随参数l或b或t的增大而有所增大;建议参数取值D=0. 80hbw,l=(0. 80～1. 00) hbw,b=0. 50bf,t=0. 50tw,其中hbw、bf、和tw分别为梁腹板高度、梁翼缘宽度及梁腹板厚度;改变节点形式对钢框架整体的滞回性能影响很小,相对传统节点及腹板开圆孔型节点而言,腹板开孔处设置加劲肋可以明显降低钢框架的Mises应力水平,且可以更好地保护梁柱节点域。     

腹板加劲H形截面框架梁塑性耗能区的抗震性能试验研究

针对腹板宽厚比较大的H形截面钢框架梁塑性耗能区延性较差的问题,提出在其腹板设置纵向加劲肋以改善抗震性能的方法,并进行试验验证。通过4个梁腹板设置纵向加劲肋和1个未设置纵向加劲肋的梁柱刚接节点试件的反复加载试验,对框架梁端塑性耗能区腹板设置纵向加劲肋前后的抗震性能进行对比研究。试验以梁腹板采用弹性设计截面的试件为基准,考察在腹板设置一道、两道纵向加劲肋后塑性耗能区抗震性能的改善程度;并与塑性设计截面腹板梁的试件、部分塑化截面腹板设一道纵向加劲肋的试件进行抗震性能的比对。试验结果表明：设置纵向加劲肋可显著提高H形截面框架梁塑性耗能区的抗震性能;梁端塑性耗能区翼缘宽厚比满足塑性设计截面的要求,腹板采用弹性设计截面的宽厚比,当设置一道或两道纵向加劲肋时,可达到不低于塑性设计截面或GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》二级抗震框架梁端耗能区的抗震性能要求;弹性设计截面腹板纵向加劲肋分隔的区格板件宽厚比与实腹梁腹板宽厚比相当时,抗震性能基本等价。     

钢框架刚性节点力学性能分析

为了研究钢框架刚性连接节点的力学性能,文中以H型钢柱腹板厚度、梁截面形式及加劲肋为参数,设计六组T形刚性节点,利用ABAQUS有限元软件建立刚性节点模型,分析钢框架刚性节点在低周反复循环荷载下的滞回性能;对刚性节点数值分析得到节点的滞回曲线、骨架曲线。结果表明,增大柱的腹板厚度能一定程度提高节点承载力及初始刚度;梁截面为H型钢的抗震性能优于梁截面形式为钢管型的;梁柱节点连接处设置加劲肋能有效提高节点的力学抗震性能。     

装配式高性能轻钢框架梁柱节点抗震性能试验

研发了装配式π形连接件和双L形带斜向加劲肋连接件轻钢框架梁柱节点,进行了10个足尺轻钢框架梁柱节点的低周反复荷载试验,包括7个π形连接件节点、2个双L形带斜向加劲肋连接件节点以及1个普通H型钢梁腹板栓接、翼缘焊接节点。设计参数包括节点构造,π肢长度以及框架柱的截面类型,比较了不同节点的破坏形态、滞回特性、承载力、刚度退化、耗能能力及应变特征。结果表明：π形连接件节点与普通H型钢梁腹板栓接、翼缘焊接节点相比,初始刚度和承载力显著提高;π形连接件节点与双L形带斜向加劲肋连接件节点相比,初始刚度和承载力明显提高;增大π肢长度可提高节点初始刚度及承载力;钢管混凝土柱节点比钢管柱节点的刚度及耗能能力明显提高;H型钢柱节点刚度低于钢管混凝土柱节点。π形连接件节点和双L形带斜向加劲肋连接件节点构造简单、便于装配、抗震性能优越,可用于低多层装配式轻钢框架结构,其设计思路也可用于其他装配式钢框架结构。     

铝合金框架T型件连接梁柱节点抗震性能研究

为研究铝合金框架T型件连接梁柱节点的抗震性能,对顶底T型件连接节点、柱间加肋顶底T型件连接节点和角型件连接对比节点进行循环往复加载试验,分析两类节点滞回性能、骨架曲线、延性、刚度退化和耗能能力等,通过有限元分析探讨轴压比、节点域厚度和连接件厚度等参数对节点抗震性能影响。研究结果表明,四组节点延性性能良好,其延性系数均在3.0以上,满足美国规范FEMA350延性设计要求。与角型件连接节点相比,T型件连接节点滞回曲线饱满,能量耗散系数高。柱间设置加劲肋可提高节点的安全储备。随着连接件厚度和节点域厚度的增加,节点极限承载力和刚度均有不同程度的提高,轴压比对节点承载力和刚度的影响较小。     

安装管束腹板削弱型梁柱刚性连接节点抗震性能分析

介绍了一种安装管束腹板削弱新型梁柱刚性连接节点。利用有限元软件ANSYS 14.0对试验进行模拟,结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合良好;分析了管束腹板中心至梁翼缘表面的距离、管束腹板管径和管束腹板管壁厚度对节点抗震性能的影响。分析表明:各系列安装管束腹板削弱型节点试件与普通节点试件的滞回曲线均饱满无捏拢,具有较好的滞回性能。安装管束腹板削弱型试件的承载力和初始刚度均小于普通节点试件,但是安装管束腹板削弱型试件都能够迫使塑性铰远离梁柱连接焊缝处。管束腹板中心至柱翼缘的距离、管束腹板管径和管束腹板管壁厚度均影响新型节点试件的承载力、延性和耗能能力。     

冷弯薄壁型钢钢板-螺栓梁柱节点滞回性能与恢复力简化模型研究

本文采用数值方法对冷弯薄壁型钢钢板-螺栓连接节点静力性能进行研究,讨论了三种梁柱腹板宽度情况下螺栓间距、连接板厚度、腹板厚度和翼缘宽度等因素对此连接性能的影响。研究结果表明,梁柱腹板宽度、连接板厚度、梁柱腹板厚度是影响该连接节点静力性能的主要因素,而改变螺栓间距、梁柱翼缘宽度对节点的初始刚度和极限承载力的影响均不明显。结合数值分析结果,给出三种截面形式节点的设计构造建议。节点滞回性能研究结果表明:冷弯薄壁型钢钢板-螺栓连接节点的延性系数在3~4左右;节点的耗能系数随转角位移增加逐渐增加,其在地震中能较好的吸收和耗散能量;随着梁柱腹板宽度的增大,延性系数与耗能系数逐渐增大。最后在现有的恢复力曲线简化模型基础上,提出了改进的双线性模型,形式简洁并具有较好的精度。