钢框架梁柱节点脆性破坏性能研究

分析了钢框架焊接式刚性连接的脆性发生脆性破坏的原因,综合国内外研究成果提出了几种可供实际工程中应用的改进方式。通过对梁柱焊接式刚性连接的改进,能够有效地增加连接的耗能能力,提高其延性性能,从而更好地改善结构的抗震性能。     

外包钢框架节点抗剪强度分析

本文根据外包钢框架节点在单调荷载下的抗剪试验，分析了节点核心区在开裂状态到极限状态的抗剪强度，提出了各主要抗剪因素的抗剪强度计算公式。     

厚板柱钢框架梁柱节点对断裂韧性的要求

为了研究厚板柱钢框架梁柱节点对材料断裂韧性的要求,进行了三维弹性和弹塑性断裂力学有限元计算.以裂纹尖端的应力强度因子KI和JI为评价指标,分析了焊接工艺孔形式、梁翼缘削弱或加强和初始裂纹位置等因素对梁柱节点断裂韧性的不同要求.结果表明：美国北岭地震后改进的焊接孔B对断裂韧性的要求最低,而我国《建筑抗震设计规范》规定的焊接孔D对断裂韧性的要求相对较高;与标准型节点相比,梁翼缘削弱或加强型节点能显著降低对断裂韧性的要求;当焊接高匹配时,热影响区裂纹比焊根裂纹更易于扩展,并导致节点的断裂破坏.钢框架梁柱节点断裂评估定量方法为节点防断设计中钢材与焊材的选材、焊接孔与节点形式的选用提供了参考.     

外饮钢框架节点抗剪强度分析

根据外包钢框架节点在单调节荷下的抗剪试验，分析了节点核区开裂状态到极限状态的抗剪强度，提出了各主要抗剪因的抗强度计算公式。     

外包钢框架节点抗剪强度分析

根据外包钢框架节点在单调荷载下的抗剪试验,分析了节点核心区在开裂状态到极限状态的抗剪强度,提出了各主要抗剪因素的抗剪强度计算公式。     

混凝土强度对钢框架梁柱节点承载性能的影响

在多高层钢框架梁柱节点中,随着混凝土强度的提高,混凝土楼板的组合作用对节点力学性能的影响变得更加突出.本文结合混凝土本构模型,基于节点的有限元分析,讨论了混凝土强度对节点承载力性能的影响,并对比了组合节点有限元计算与钢结构规范组合梁计算结果.分析表明,提高混凝土强度会使节点的极限承载能力有一定提高,塑性段刚度增加,但对弹性受力影响较小.相比于现行规范组合梁公式计算值,有限元计算得出的组合节点承载力偏小.     

H型钢框架梁柱节点的设计方法

为了使高强螺栓连接的钢框架染柱节点分析计算更为合理，根据节点构造，综合考虑影响该类节点工作性能的各因素建立分析模型，并进行实用分析计算，根据工程实践和试验资料归纳出部分控制数据供设计参考，使设计计算更为简便。     

梁柱节点刚度对无支撑钢框架性能的影响

采用有限单元法对不同层数及跨数的无支撑钢框架进行了单向和循环加载有限元分析与对比,研究了梁柱节点刚度大小对框架的抗侧刚度、屈服荷载、屈服位移、滞回性能、破坏模式等性能的影响。结果表明:随着节点转动刚度的逐渐降低,框架侧向刚度减小,侧移增大,框架柱脚很容易率先屈服,梁端很难形成塑性铰,导致结构耗能能力降低;节点刚度达到106kN.m/rad时,框架性能与理想刚接基本一致,可以看成刚性连接框架;节点刚度小于103kN.m/rad时,可以看成铰接框架;节点刚度介于103～106kN.m/rad时则属于半刚性连接框架,节点柔性对结构性能的影响不可忽略。     

钢框架改进型梁柱节点滞回性能有限元分析

目的 研究梁端局部削弱对节点延性的改善.方法 结合改进型梁柱节点试验,采用高效准确的有限元模型对节点受力性能进行模拟,并对单元选取,螺栓受力行为、材料本构等方面进行详细研究.结果 节点弹性刚度、承载力以及滞回性能有限元分析结果与试验吻合良好;标准型节点、狗骨头型节点、焊接孔扩大I型节点、焊接孔扩大II型节点4种类型节点有限元计算延性以及耗能能力均较好.工程中为保证节点延性,应保证焊接质量,减少焊接缺陷.结论 不同的节点构造型式对节点的受力性能影响较大,其中焊接孔扩大II型节点改变了节点的破坏模式,改善了节点的延性,并且节点的承载力也没有明显的降低.     

钢框架节点焊缝应力强度因子的参数分析

为定量地确定荷载作用下钢框架梁柱节点焊缝应力强度因子的大小，提出了断裂力学与有限元分析相结合的方法.有限元分析采用ANSYS软件.判断焊缝开裂的依据是Ⅰ型应力强度因子，应力强度因子通过积分的方法求得.通过有限元计算分析了初始裂缝深度对梁柱节点焊缝应力强度因子的影响,所分析的参数还包括梁截面尺寸、柱截面尺寸、梁柱长度和焊脚尺寸.分别研究了梁上翼缘和下翼缘焊缝的应力强度因子随参数的变化情况.参数分析结果表明，梁下翼缘焊缝比上翼缘更容易开裂，应力强度因子与梁截面参数是增函数关系，与柱截面参数是减函数关系.最后，得出了应力强度因子计算公式.     

钢框架端板节点力学性能的数值模拟探讨

钢框架梁柱连接节点的力学性能直接影响结构的整体工作性能。本文对多高层框架结构中应用较多的螺栓端板连接节点的力学性能进行了数值模拟,采用ABAQUS建立了其理论分析模型,探讨了三维有限元建模过程中端板节点的单元选取、螺栓预紧力、接触模拟等关键技术。数值模拟结果与试验结果总体上吻合较好。本文结果可为进一步建立此类节点力学性能的数值模型和实用计算方法提供参考。     

梁柱半刚性连接组合钢框架分析初探

考虑半刚性组合钢框架中组合节点对框架特性的影响,针对不同的约束系数对组合钢框架进行了整体分析,比较了在不同节点约束系数下框架的内力及位移分布特点,对在传统分析设计方法的基础上考虑半刚性连接及楼板组合作用的设计方法进行了探讨。     

正交设计在钢框架梁柱连接性能分析中的应用

在钢结构框架中,梁柱腹板连接同翼缘连接一样普遍,而且设计和施工更为困难,因此对梁柱腹板连接的性能分析具有重要意义.在钢结构工程设计中,梁柱连接的承载力是反映连接性能的一项重要指标.本文通过在钢框架梁柱腹板连接承载力影响因素分析中引入正交设计方法,找出了主要因素和次要因素.结果表明:在梁柱腹板连接中,梁的高度对连接的承载力影响最大,柱翼缘宽度和柱翼缘厚度次之,而梁翼缘厚度的影响并不显著,对今后钢框架的设计有着一定的指导意义.     

基于非全柱失稳模型的钢框架柱计算长度系数

针对传统“七杆模型”在确定计算长度系数过程中关于“全柱失稳”和“所有柱稳定函数相等”的假定与真实情况相差较大,基于非全柱失稳模型,同时考虑柱稳定函数的不同,提出了一种改进方法,并进行了一系列数值计算。研究结果表明：改进方法所得到的计算长度系数的公式与传统方法是一致的,改进方法公式中参数的计算包含了有别于传统方法的失稳模式、梁柱线刚度、柱轴力和其他层的影响,能更加全面地反映框架的失稳行为;改进方法总体上比传统方法具有更高的精度。     

钢框架梁柱螺栓连接的杠杆力分析

采用三维非线性有限元分析方法,讨论了钢框架梁柱螺栓连接的杠杆力分布及杠杆效应对节点连接受力性能的影响。按塑性设计理论推导了节点连接杠杆力的最大值,提出了保证节点工作性能安全、可靠的计算方法,以利于工程设计。     

典型钢框架结构节点的动态力学性能与延性分析

采用ABAQUS有限元软件分析了典型钢框架节点(狗骨式节点、端板螺栓连接节点和T型钢连接节点)抗倒塌性能,通过改变冲击荷载大小得到节点的荷载-位移曲线关系,从而得到节点的动态力学性能。分析结果表明,对于不同类型节点,在冲击荷载作用下均未形成悬索机构,且翼缘削弱部分和螺栓连接是梁柱子结构中的薄弱环节。提出了采用节点延性系数评估连续倒塌过程中节点延性的方法,定义不同类型节点结构动力荷载下的极限转动能力θmax与结构开始形成悬链线效应所达到的转角(θc)比值为节点延性系数。当节点延性系数大于1.0时,表示该节点结构能够形成悬链线效应,进入悬索作用阶段;延性系数越大,结构的安全储备越大。节点延性系数可以用于结构抗连续倒塌设计,评估结构是否考虑悬链线效应,以便对结构进行经济、合理的设计。     

半刚性节点钢框架系统的强度可靠性分析

为了更为准确地评估钢框架系统可靠性,将实际的半刚性连接节点视为转动弹簧单元,推导了半刚性梁元节点失效的减缩刚度矩阵和等效节点力公式.采用分枝限界法研究了半刚接框架的系统强度可靠性,并与刚接和铰接结构进行了对比.算例表明,含有半刚性节点的主要失效路径和失效概率发生了较大变化,其系统可靠性介于刚接与铰接结构之间,节点刚度对钢框架系统可靠性的影响较大.     

基于三维单元的多层钢管混凝土框架非线性有限元分析

钢管混凝土能够充分发挥钢材和混凝土的特点,在实际工程中的应用越来越广泛.本文采用有限元软件ABAQUS对多层钢管混凝土框架进行三维有限元数值模拟,考虑材料及几何非线性,分析了钢管混凝土框架在单调加载下的荷载-位移全过程,探讨了采用该方法时的建模、核心混凝土及钢材本构模型的选取、钢管与混凝土之间的界面处理等关键问题,数值模拟结果和试验结果总体上吻合良好.     

裂纹长度对高强度钢应力强度因子的影响

用三点弯曲试件对不同a/w值的高强度钢38CrMoA的应力强度因子值k_(IC)进行了试验研究.试验结果表明,高强度钢38CrMoAl的临界应力强度因子值,随a/w值之减小而增加,但增加的程度较低强度大塑性材料少,其浅裂纹(a/w=0.1)时的K_(IC)值为深裂纹(a/w=0.5)时的1.1倍.     

钢框架焊接边节点试验研究

本文通过对等比例全焊型钢节点进行拟静力试验,对焊缝脆性断裂的失效模式深入系统的分析,对滞回线、骨架曲线、以及刚度退化曲线进行研究.