外伸端板加劲肋试验和有限元研究

为研究梁柱外伸端板螺栓连接中端板加劲肋对节点刚度和承载力的影响,对外伸端板加劲肋进行系统分析.给出三角形加劲肋较无限长矩形加劲板受拉强度效率系数的计算公式,并基于端板外伸加劲肋的传力及翼缘内外侧螺栓拉力均衡的考虑提出加劲肋形状和厚度的设计方法.对6个无加劲和3个加劲T形件连接节点进行试验研究,并对多个外伸端板连接节点模型进行有限元分析.研究结果表明,工程中常用加劲肋会过早屈服,起不到理想的加劲效果;推荐方法设计的端板加劲肋能够很好地满足<门式刚架轻型房屋钢结构技术规程>(CECS102:2002)所隐含的加劲肋使端板外伸部分由一边固支三边自由板变为两相邻边固支板的要求.     

高强螺栓外伸端板连接受力性能分析

分析高强螺栓外伸端板连接中,端板厚度、螺栓直径、节点域加劲肋、端板加劲肋等对高强螺栓拉力分布和承载力的影响.分析结果表明:1)随着外伸端板厚度增加,高强螺栓受到的拉力减小,当端板厚度较薄时,由于板件变形产生的附加撬力使高强螺栓受到的拉力增大,进一步证明了高强螺栓受拉连接中撬力的存在以及对其产生的不利影响;2)外伸端板受...     

多层钢框架半刚性端板连接的循环荷载试验研究

为研究多层钢框架半刚性梁柱端板连接的抗震性能,对8个不同构造端板连接足尺试件进行了循环荷载试验研究, 分析了端板厚度、螺栓直径、端板外伸加劲肋、柱腹板加劲肋、平齐式和外伸式等因素对节点承载力、转动刚度、极限转动 能力、耗能能力、延性和极限破坏状态的影响。试验结果表明,半刚性梁柱端板连接具有良好的延性和耗能能力,可以应用 于多层抗震钢框架中。根据试验结果及相关分析,提出了多层抗震钢框架中端板连接的标准构造为:两端外伸,设置柱腹 板加劲肋和三角形端板加劲肋,柱翼缘在端板外伸边缘上下各100mm范围内局部加厚,厚度与端板厚度相同。对提高端 板连接节点的抗震性能提出了宜采用大直径螺栓、中等厚度端板的设计建议。本文还在"强节点,弱构件"抗震设计一般原 则的基础上提出了"强连接,弱板件"的端板连接抗震设计概念。     

高强螺栓端板连接的撬力分析与研究

利用有限元软件ANSYS分析和研究了外伸端板高强螺栓受拉连接接头破坏的Mises等效应力云图、端板变形、撬力分布以及螺栓拉力变化及分布。证明了撬力在端板连接中是显著存在的;增加端板厚度及设置加劲肋能够减小撬力影响;撬力的作用使高强螺栓拉力提高,外伸端板高强螺栓拉力的分布是以受压翼缘为转动中心的梯形分布。提出了考虑撬力作用的理论计算公式,算例结果表明,考虑撬力设计的计算公式较为简单并具有较好的设计适用性。     

贯通式梁-柱端板连接节点弹性刚度计算

以组件法为基础,提出贯通式梁-柱端板连接节点弹性刚度的理论计算方法。该方法考虑端板有加劲肋、端板无加劲肋两种构造形式,考虑梁腹板、翼缘、高强螺栓以及柱端板对节点刚度的贡献,计算的弹性刚度与试验结果符合很好,验证了该方法的可行性与有效性。     

高强螺栓外伸端板的刚性连接设计

钢框架节点设计中,梁与柱强轴方向的刚性连接通常采用端板式连接。分析了影响梁柱节点连接刚性的三个因素,包括端板厚度、柱加劲肋的设置和柱翼缘补强板设置与否。探讨了外伸端板厚度的计算公式和柱加劲肋的计算方法。根据受力分析,推导了柱翼缘补强板厚度的公式,为工程设计提供了一些参考。     

螺栓角钢钢节点的三维非线性有限元分析

对螺栓角钢钢节点半刚性连接采用非线性有限元分析方法 ,对连接中的主要构件的顶部、底部、腹板角钢、高强螺栓、梁翼缘、柱翼缘和柱翼缘加劲肋进行三维非线性有限元精细模拟 ,针对有无柱加劲肋、有无腹板角钢等几种连接的情况进行比较分析 ,探讨了螺栓角钢半刚性连接的受力性能。     

国外期刊论文简介

Engineering Structures地震作用下端板抗弯连接的受力性能Gang Shi,Yongjiu Shi,Yuanqing Wang(中国大陆)该文进行了8个足尺钢梁柱端板抗弯连接节点在循环荷载下的试验研究。试验考察的参数有端板厚度、螺栓直径、端板外伸加劲肋、柱加劲肋、端板类型(齐平端板及外伸端板)。试     

钢管混凝土L形柱-H型钢梁Z字形拼接节点受力性能分析

对一种钢管混凝土L形柱-H型钢梁Z字形拼接节点进行了有限元参数分析。通过改变7种参数,建立22个模型,分析各节点的受力性能。分析表明:工程中可以省去腹板处拼接板的连接、采用削弱型上下部翼缘加劲肋替代矩形上、下部翼缘加劲肋;增加翼缘高强螺栓数量,能够提高节点的承载能力和总耗能,但是延性性能有所降低;增加翼缘高强螺栓预拉力,能够提高节点的滑移荷载和总耗能,延缓节点的滑移;增加上、下部翼缘加劲肋厚度,能够提高节点的正向峰值荷载和总耗能;增加上、下部翼缘加劲肋高度,能够提高节点的滑移荷载和总耗能;上部翼缘加劲肋能够显著提高节点的受力性能。各节点具有良好的延性和塑性转动能力。     

梁柱端板连接节点柱翼缘、柱腹板加强方法有限元分析

根据"强柱弱梁"的需求,梁柱端板连接节点处柱部分的加强方式一般有设置横向加劲肋、节点域内腹板加补强板、柱翼缘外加补强板、角钢内贴柱翼缘螺栓连接、角钢外贴柱翼缘螺栓连接等方式。采用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,对这些不同形式、不同构造的钢框架梁柱端板连接进行了非线性有限元分析(FEA)。通过分析比较可知:同时设置横向加劲肋与腹板补强板能够较好地限制柱子的变形,大幅度提高节点的初始刚度与强度;而角钢内贴柱翼缘栓焊连接、角钢外贴柱翼缘螺栓连接不仅能够满足建筑管线通道的需求,同时也能够提升节点初始刚度与强度,也便于弱轴采用螺栓连接。     

复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点抗震性能试验研究

借鉴方钢管混凝土柱-钢梁外肋环板节点形式,将非梁柱连接面的柱两侧外肋环板改为竖贴于柱侧的竖向肋板并伸出与梁翼缘焊接,同时设置锚固腹板,形成复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点。通过7个梁柱组合体试件的低周反复荷载试验,分析各试件的破坏过程及特征,并对试件的滞回性能、承载力、延性、耗能能力和承载力及刚度退化等抗震性能进行研究。研究结果表明：节点的破坏形态基本相同,梁端先屈曲,形成塑性铰;锚固腹板可有效提高节点的承载力和变形能力;竖向肋板外伸长度可提高试件的初始刚度,使梁端塑性铰外移,有效保护节点核心区;试件的滞回曲线呈明显的梭形,具有良好的承载力、延性及耗能能力;试件在整个加载过程中刚度退化现象明显,承载力退化很小,可应用于抗震设防地区。     

中空夹层圆钢管混凝土构件内外法兰连接 受弯性能分析

为研究中空夹层圆钢管混凝土内外法兰连接的受弯性能,用ABAQUS软件建立了该节点的力学模型,分析了中空夹层圆钢管混凝土内外法兰节点受弯时节点中和轴和旋转轴的位置,并分析了内外法兰错开间距、螺栓预紧力、空心率、法兰板厚度、混凝土强度、螺栓内外边距比值等参数对节点极限承载力、最大螺栓拉力的影响。结果表明:节点的中和轴和旋转轴随弯矩变化,在外法兰板底端最大螺栓屈服前,旋转轴位置大约为0.6R(R为外钢管半径),并且节点的中和轴和旋转轴不在同一截面; 外圈最大螺栓拉力随法兰板厚度、内外法兰错开间距、螺栓内外边距比值增大而减小,随空心率、螺栓预紧力增大而增大; 混凝土强度对最大螺栓拉力影响不大,可以不作为主要参数进行分析。     

钢连梁可更换消能梁段抗震性能试验研究

通过12个可更换钢连梁中消能梁段试件的拟静力试验,研究其抗震性能。试验参数包括腹板钢材类型、梁段长度、加劲肋布置方式和加载制度。试验结果表明：试件为剪切屈服型,破坏模式为加劲肋-腹板焊缝断裂或翼缘-端板焊缝断裂;试件的超强系数平均值为1.86,大于Popov等学者的建议值1.5;试件的极限塑性转角约为0.15 rad,远大于规范AISC 341-10规定的塑性变形限值0.08 rad;梁段腹板采用低屈服钢LY225代替Q235钢时,试件的极限塑性转角增大23%,试件的累积塑性转角增大52%;加劲肋单面布设或双面布设对试件的抗震性能影响不大,但加大加劲肋间距会导致腹板提前屈曲和试件承载力退化,建议低屈服钢消能梁段的加劲肋布置按照规范AISC 341-10和GB 50011-2010对一般消能梁段的规定。在剪切往复荷载作用下,试件的轴向位移由几何位移和塑性轴向变形两部分组成,试件的塑性轴向变形与其累积塑性转角成正比。     

Finite element analysis on the static behaviour of wide-type large capacity end-plate connections

Compared to the traditional two-column-bolt layout, the wide-type end-plate connections with four bolts in a row could resist a greater moment. In this paper, a detailed verified finite element model is employed to analyse the static behaviour of six wide-type end-plate connections, where parameters such as the end-plate thickness, bolt layout, extended or flushed end plate and the geometry of the stiffener are covered. The simulation results demonstrate that (1) in the elastic range, the transferred tension force of the bolts far from the beam web is about 0.33～0.67 times that of the closer ones; (2) the shear force in the bolts is tiny; (3) at the ultimate state the bolts located far from the beam flange have a significant contribution to the loading capacity of the connection while it shows little contribution in the elastic state. In addition, a yield-line model of the tension part of the end plate is proposed.     

加劲外伸端板连接的弯矩-转角性能分析

提出新的理论模型,用于评估加劲外伸钢梁-柱端板连接的弯矩-转角(M)关系。根据对端板连接转动的定义,将端板连接分解为多个组成部分,包括面板区、螺钉、端板和柱翼缘。并对各个组成部分完整的加载-变形过程进行了分析。最后通过整合各个部分的反应得出整个连接件的加载-变形过程。此外,通过5个节点试验验证这个分析模型。对计算与试验结果比较可以得出,该分析模型可以准确评估端板连接的转动能力、弯矩-转角曲线和初始转动刚度。而且,它还可以分析对节点转动变形起作用的其他因素,如面板区的剪切变形、螺钉的拉长、端板和柱翼缘的弯曲变形等。该分析模型同时提供弯矩-剪切转角(Ms)和弯矩-缝隙转角(Mcp)曲线,这些曲线为详细分析端板连接的转动性能提供了可靠的基础。     

含可更换剪切型耗能梁段钢框筒子结构抗震性能的数值分析

含可更换剪切型耗能梁段钢框筒利用位于裙梁跨中的耗能梁段集中塑性变形,有利于震后耗能梁段的替换和结构使用功能的快速恢复。为研究耗能梁段的构造对子结构和耗能梁段滞回性能的影响,基于某一30层原型结构的子结构,考察了耗能梁段长度、腹板高厚比、翼缘宽厚比、加劲肋间距、加劲肋单双面布置的影响。研究表明:随着耗能梁段长度的增加,子结构的承载力逐渐减小,耗能梁段的超强系数、塑性转角逐渐减小,建议耗能梁段的长度取柱距的(0.15~0.24)倍;随着腹板高厚比的增大,各子结构的承载力、累积耗能明显减小,耗能梁段的超强系数、塑性转角逐渐增大,极短型耗能梁段相比普通型耗能梁段对腹板高厚比的变化更为敏感;翼缘宽厚比的变化对子结构和耗能梁段性能的影响较小;当加劲肋间距超过限值,对极短型耗能梁段性能的影响较大,建议普通型耗能梁段的加劲肋间距可适当超过限值;极短型耗能梁段宜布置双面加劲肋,加劲肋单面布置时增加其厚度对子结构和耗能梁段性能的改善作用较小。     

K形方管加强节点的承载力研究

通过有限元软件ANSYS对K形方管相贯焊接加强节点轴力和弯矩作用下的极限承载力进行了数值模拟研究,采用的加强方式为主管壁加厚、在主管内部设置横向和纵向加劲肋。研究结果表明三种加强方式对于K形方管节点的单项承载力都有不同程度的提高作用,且提高幅度与几何参数有关。     

半刚性端板连接节点性能的非线性有限元分析

采用三维接触单元来模拟端板与柱翼缘的接触面,预应力单元来模拟螺栓的预拉力,对半刚性端板连接节点性能进行了非线性有限元分析。计算结果的比较分析表明,节点域加劲肋、端板加劲肋、端板厚度、螺栓预拉力、应力集中等因素对半刚性端板连接节点域的受力性能均有较大影响。建议在设计中采取相应构造措施,考虑端板节点半刚性的不利影响。     

外加盖板斜加劲薄钢板墙弹性屈曲性能分析

采用有限元软件ANSYS 15.0对多组外加盖板斜加劲薄钢板墙(CSW)模型进行弹性屈曲分析,研究盖板相似比、盖板高厚比、加劲肋高厚比及肋板刚度比等因素对CSW模型屈曲性能的影响,探讨提高CSW结构屈曲应力的方法,最终给出了CSW肋板刚度比的门槛刚度以及盖板高厚比的合理取值范围。