基于微观断裂机理的高强钢框架梁柱节点抗震性能有限元分析

梁柱节点在地震作用下的抗断性能直接影响钢框架结构体系的抗震性能,关系到能否实现强节点、弱构件的设计原则。为深入研究高强钢框架梁柱节点在低周往复荷载下的抗断裂性能,该文采用考虑累积损伤作用的循环微孔扩张模型CVGM模拟开裂,并通过有限元软件ABAQUS建立梁柱节点的精细化三维有限元模型,利用用户子程序USDFLD将CVGM嵌入节点的有限元模型中。利用该模型模拟计算了21个不同构造形式、不同钢材强度等级的梁柱节点试件的抗震性能,得到的节点荷载—变形滞回曲线、承载力、断裂循环次数等均与试验实测结果吻合良好,表明CVGM对预测低周循环荷载下梁柱节点超低周疲劳断裂具有较好的准确性,且适用于不同的循环荷载工况和钢材强度等级。该文的研究工作为高强钢框架梁柱节点的抗震性能评估和防断设计提供了计算手段和基础条件。     

钢筋混凝土异型柱框架节点试验研究

本文对１０个异型柱（“Ｔ”和“Ｌ”型）和３个矩形柱的足尺板柱节上和梁柱节点进行了试验研究，分析了节点在反复荷载作用下的受力过程和破坏特征，了解到节点区箍筋和节点间附近纵筋的应力变化特点，对比了各个节点的初裂荷载，裂缝宽度０．２ｍｍ时的荷载和破坏荷载，得出板在正常配筋条件下板柱节点不会破坏的结论。通过试验分析提出了一些有益的结论。     

钢筋混凝土梁柱偏心节点的抗裂性

本文通过4榀钢筋混凝土框架偏心节点在低周反复荷载作用下的试验，探讨了梁柱偏心对节点核心区抗裂性的影响，在此基础上提出偏心节点抗裂度计算方法，并将试验结果与计算值进行比较，两者吻合较好。     

钢筋混凝土框架梁柱节点的分析模型

本文概述了国内外不同学者对于钢筋混凝土框架柱节点在低周反复荷载作用的分析模，简要地论述了各种分析模型在结构分析计算中的优点及其局限性，并对梁柱节点分析模型下一步的发展方向提出了初步建议。     

高强箍筋RC梁-柱节点抗剪模型及非线性分析

在现有RC梁柱节点抗剪模型的基础上,提出了高强箍筋RC梁柱节点抗剪模型。该模型考虑了节点中混凝土的斜压杆传力机制和箍筋的抗剪作用。计算结果表明:通过建议的节点抗剪模型计算的高强箍筋RC梁柱节点的剪切应力-应变曲线与试验结果符合较好,节点最大剪应力计算值与试验值之比的平均值接近于1且变异系数较小。将该节点抗剪模型应用于OpenSees程序中分析了高强箍筋RC梁柱节点在往复荷载作用下的力学行为,讨论了混凝土强度和轴压比对高强箍筋RC梁柱节点受力性能的影响。该模型可用于高强箍筋RC梁柱节点的受力分析。     

钢框架梁端翼缘板式加强型节点力学性能试验研究

钢框架梁端翼缘板式加强型节点是梁柱改良抗震节点的一种形式,这种节点包括翼缘板加强型及盖板加强型节点两种类型.为了研究这两种连接形式的延性及抗震性能,设计制作了4个缩尺比例为1/2的梁柱T型试件,研究了节点试件在循环荷载作用下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、极限荷载、最大塑性转角、延性性能等,作为比较,还进行了1个传统栓...     

工字梁与H型钢柱腹板连接节点性能分析

利用ANSYS对工字梁与H型钢柱腹板连接节点进行有限元分析,建立梁翼缘连接板剪切变形和梁连接板部分弯曲变形理论分析模型,推导出梁翼缘连接板剪切变形的等效刚度公式,根据楔形梁段假定推导出梁连接板部分的抗弯刚度公式,并通过有限元分析确定刚度系数。根据对梁柱腹板连接节点各部分刚度和强度分析,建立腹板连接节点模型。这个简化模型可以用来分析单向荷载和循环荷载作用下梁柱腹板连接节点的响应。     

钢筋混凝土梁-钢筋混凝土柱平面节点的耐火性能研究

该文建立了火灾下钢筋混凝土梁柱连接节点力学性能分析的有限元模型,计算结果与实验结果基本吻合。采用建立的模型分析了高温下钢筋混凝土平面节点应力分布规律;并在参数分析的基础上探讨了节点受火方式、柱荷载比、梁荷载比、梁纵筋配筋率对节点变形、破坏形式和耐火极限的影响规律。     

狗骨式钢结构梁柱节点的冲击荷载试验研究和有限元分析

设计采用FEMA标准过焊孔构造的2个削弱型狗骨式全焊连接的钢结构梁柱节点试件,对试件施加落锤冲击荷载来模拟结构的动态倒塌效应,考察狗骨式节点削弱程度对钢框架梁柱节点抗冲击性能的影响。通过试验获得节点试件的破坏形态及其冲击荷载和位移时程曲线,分析试件冲击过程动态响应规律以及节点动态转角和耗能能力。试验结果表明:节点试件的主要破坏形态是钢梁塑性铰截面上翼缘屈服的面外变形和腹板扭曲变形;2个节点试件均具有良好的抗冲击转动能力,其最大转角均远远超过FEMA350标准抗震设计的转角限值(θ=0.077 rad)要求;削弱型狗骨式全焊连接节点相对普通全焊接节点的耗能能力和延性均明显提高。采用ABAQUS软件建立了狗骨式梁柱节点子结构的有限元分析模型,通过分析狗骨式梁柱节点在冲击作用下内力发展规律可知,狗骨式节点设计有助于构件向悬链线效应转换。     

关于框架节点中一些问题的讨论

本文对框架节点研究过程中遇到的几个容易混淆的问题,如节点核心区剪力值的求法、钢纤维钢筋混凝土节点核心区裂缝的开展、扁梁柱节点内外核心区弯矩的分配、梁轴压力的作用及节点核心区抗剪强度的取值问题,进行了一些讨论,并提出自己的观点。     

一种角钢式屈曲约束支撑与混凝土梁柱连接节点有限元分析

针对屈曲约束支撑与钢筋混凝土结构梁柱连接节点的受力复杂、强度和刚度影响因素多等问题,该文设计了一种新型的角钢式连接节点。通过对节点进行有限元模拟,分析节点在单调及往复位移载荷作用下荷载-位移曲线、骨架曲线以及预埋件对节点各部件的影响作用,研究其力学性能以及传力机理。结果表明:节点的构造形式合理,传力机理明确,在单调与往复载荷作用下表现出良好的工作性能。     

剖分T型钢梁柱连接框架中柱空间节点抗震试验研究

为研究空间剖分T型钢半刚性梁柱连接节点的抗震性能,以钢框架中柱节点为研究对象,对2个空间剖分T型钢连接节点模型,2个平面剖分T型钢连接节点模型和1个空间刚性节点模型进行了以柱端为加载模式的空间拟静力试验。通过试验现象分析了不同节点变形特性、塑性发展及破坏模式;由试验数据分析了不同节点的强度、转动刚度、滞回特性、延性系数和耗能特性。研究了空间剖分T型钢连接节点与空间刚性节点和平面剖分T型钢连接节点的受力差异性。研究成果表明:空间半刚性节点在空间荷载作用下与平面半刚性节点在平面荷载作用下具有不同的受力特性。     

钢筋钢纤维混凝土梁柱节点模型化方法研究

为研究钢筋钢纤维混凝土梁柱节点抗震性能数值模拟方法,基于OpenSEES有限元平台中的梁柱节点单元(beam-column joint element, BCJE)模型,通过修正模型中剪切块和钢筋滑移弹簧的参数修正方法,提出适用于钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的数值模型,并基于6个梁柱节点的拟静力试验结果进行模型验证分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好,提出的数值模型能够较精确地反映节点滞回行为。在此基础上,分析了轴压比、钢纤维体积率和配箍量对梁柱节点抗震性能的影响规律,建立了节点受剪承载力的计算公式。结果表明:掺入钢纤维和增加配箍可明显改善梁柱节点的抗震性能,钢纤维体积率从0.5%增加到2.0%,极限荷载提高了18%;箍筋从1Φ8增加到3Φ8时,极限荷载提高了19.7%。     

梁高不等的钢筋混凝土中节点抗剪性能研究

进行了6个1/3比例梁高不等的钢筋混凝土中节点试件的低周反复荷载试验,分析了该类中节点的破坏特点和骨架曲线等力学性能;在试验研究的基础上,建立了考虑梁高不等特性的中节点的等效核心区在压剪复合作用下的计算模型,应用改进斜压场理论(MCFT)对等效核心区进行了受力分析。研究表明:该类节点通裂荷载与极限荷载比较接近,初裂出现在小梁上柱组成的小核心区,最终破坏区域主要发生在大梁下柱组成的大核心区;作为梁柱组合体而言,该类非常规节点抗震耗能能力较差;该文建议模型计算得到的剪应力与剪切变形的关系曲线与试验结果吻合较好。     

变电构架格构式梁柱连接节点分析研究

梁柱连接节点是变电构架结构关键部位,关系到构架的整体受力性能,该文采用通用有限元模拟软件对变电构架中梁柱连接节点受力性能进行数值模拟分析,得到了各节点的破坏形式,极限承载力和荷载—位移曲线。计算了I型、槽型和T型3种不同插板形式梁柱连接节点,并对比3种插板计算结果,提出变电构架格构式梁柱连接设计合理优化建议。     

负载下盖板加固梁柱刚接节点的简化力学模型

国外已有的试验研究表明:没有初始荷载的情况下采用盖板加固的梁柱刚接节点受力性能良好,其破坏模式都是在盖板末端的梁截面上出现塑性铰;但对于负载下加固节点的受力性能研究则较少。该文在有限元研究的基础上,对盖板和原节点之间的相互作用关系做出合理的假设,并提出了模拟盖板加固的简化力学模型,进一步研究了负载下加固节点的受力性能。通过简化力学模型分析,得到了负载下加固节点中初始荷载与新增荷载在加固盖板与原节点之间的分配关系,负载下盖板加固节点不能视为一个整体来设计,平截面假定也不再满足。同时简化力学模型计算结果表明盖板长度对最终荷载在盖板和原节点之间的分配关系影响很小,盖板厚度是节点负载下加固的主要几何设计参数。     

主余震作用下顶底角钢自复位梁柱节点的抗震性能研究EI北大核心CSCD

为研究顶底角钢自复位梁柱节点在主余震作用下的抗震性能,通过连续的拟静力试验加载以模拟主余震作用,分析了节点的滞回性能、承载力、初始转动刚度、耗能能力、残余变形及钢绞线拉力,并通过有限元分析比较了顶底角钢半刚性节点与自复位节点在重复循环荷载作用下的抗震性能。研究结果表明:顶底角钢自复位节点在主余震作用下依然具有损伤可控性,塑性变形仅存在于角钢中;相比于单独主震的情况,主余震作用会明显降低节点的耗能能力及初始转动刚度,且节点经历的主震强度越大其在余震作用下的总体抗弯能力会越低;与相同尺寸的顶底角钢半刚性节点相比,顶底角钢自复位节点在单独主震与主余震作用下的抗震能力均更优。     

框支短肢剪力墙转换结构不同形式的试验对比分析

通过对框肢剪力墙梁式、加腋式和斜柱式三种转换结构在竖向荷载及水平低周期反复荷载共同作用下的拟静力试验,分析了试件的破坏形态、破坏机制、刚度退化规律及试件的抗震性能。由试验结果表明,对比分析加腋式和斜柱式转换结构有效的起到保护梁柱节点的作用,具有较好的刚度分布,利于抗震。     

基于SMA连接的装配式梁柱钢节点滞回性能数值研究

采用形状记忆合金(SMA)作为节点连接材料,可限制装配式钢结构在强震作用下的塑性变形,提升结构抗震韧性。该文以一种采用SMA连接的韧性抗震装配式钢节点为研究对象,建立精细化实体有限元模型,并通过试验验证模型的有效性,进而分析SMA螺栓预紧力和SMA束初始拉应力对装配式钢节点受力状态和滞回性能的影响。研究结果表明：建立的有限元模型可以较好地模拟装配式梁柱钢节点的滞回行为;SMA束连接的装配式梁柱钢节点具有极好的抗震韧性,在低周循环往复荷载作用下梁柱钢构件及其连接件基本维持在弹性范围内,且残余位移近似为零;提高螺栓预紧力可增大螺栓与钢板的摩擦力,进而提高梁柱节点的承载能力和耗能能力,但增大SMA束初始拉应力对梁柱节点的受力状态和滞回性能影响不显著。     

废弃纤维再生混凝土框架中柱节点抗震性能试验研究

完成了再生骨料取代率为50%,废弃纤维长度分别为12 mm、19 mm、30 mm以及废弃纤维体积掺量分别为0.08%、0.12%、0.16%的5个废弃纤维再生混凝土框架中柱节点在低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究。主要对不同废弃纤维长度、不同废弃纤维体积掺量下梁柱节点的破坏形态、滞回特性、延性性能、耗能特性等问题进行了对比分析。结果表明:废弃纤维再生混凝土框架节点的破坏均经历了初裂、通裂、极限、破坏四个特征阶段,当纤维长度为19mm,废弃纤维体积掺量为0.12%时,废弃纤维再生混凝土梁柱节点构件的滞回性能、延性性能及耗能性能较好;废弃纤维的体积掺量比废弃纤维长度对梁柱节点抗震性能的影响大。提出了废弃纺织纤维再生混凝土的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。