钢结构端板连接研究动态与展望

对国内外近五年来钢结构端板连接相关研究的关键内容及方法等进行综述和简评,归纳总结了国内外端板连接的热点问题,并从端板连接力学性能、端板连接组合节点性能、火灾情况下端板连接性能以及新型端板连接节点几个方面分别进行阐述,进而对未来一段时间有必要关注的重要问题进行展望。     

外伸端板连接节点抗连续倒塌性能研究

基于ANSYS有限元分析软件,建立了外伸端板连接节点模型,分析了半刚性节点在连续倒塌中的力学性能,基于该模型进行了外伸端板连接节点抗连续倒塌能力影响因素的参数分析,为相关设计提供参考。     

重力荷载对板柱连接抗震性能影响的分析

介绍了国内外有关规范对板柱连接侧向变形性能的相关规定,并对其差异进行了比较,讨论了重力荷载对板柱连接抗震性能的影响,结合国内外有关文献试验成果,提出了基于我国规范的板柱连接重力剪力比限值条件,通过工程算例和结构弹性分析,指出重力荷载对板柱结构的抗震性能有较大的影响,在板柱-剪力墙结构的分析设计中,不仅需要考察板柱连接的承载力,同时还应通过限制重力剪力比来控制其极限变形。     

装配式楼板连接构造研究综述

装配式楼板连接包括楼板与梁之间的梁板连接和楼板之间的板缝连接,梁板连接是影响楼盖整体牢固性的重要因素,而板缝连接直接影响楼盖体系的平面内刚度,进而影响整个结构体系的动力特征和抗震设计方法.对国内外装配式楼板连接构造的相关研究成果进行总结,阐述装配式楼板连接构造发展过程中亟待解决的问题,分析该领域的发展趋势,最后提出一种应用于预制混凝土楼板的新型干式连接构造.     

火灾下梁柱端板式节点研究进展

回顾总结了近年来高温下梁柱端板式连接节点力学性能相关的研究成果。针对三类常用的端板连接形式:外伸式端板、齐平式端板以及内缩式端板连接进行了细致讨论。同时,从试验研究、有限元分析以及组件法的高温运用等方面着手归纳了相应研究成果。首先,对近年来为数不多的端板式节点高温试验进行了回顾,包括针对孤立节点的高温试验以及针对子结构的高温试验。随后,对有限元方法和推广应用的组件法这两种理论研究方法进行了详细的归纳总结,细致讨论了各组件模型实际运用中的优势以及存在的不足。最后,根据已有的研究成果,指出了梁柱端板式连接节点性能分析时还存在的诸多问题,并在此基础上提出了一些研究建议。     

多层钢框架中梁柱端板连接的强度和刚度

端板连接的构造特点决定了其在具有较强承载能力的同时还具有一定的柔性,有别于传统的刚接和铰接。针对这一现象,本文论述了多层钢框架结构中梁柱端板连接的强度和刚度问题,包括连接的构造形式、端板和螺栓的计算方法、节点域柱腹板的受力状态以及加劲肋的作用,根据端板连接的简化力学模型提出了确定连接极限承载力和转动刚度的方法,其中转动刚度主要与节点域剪切刚度和端板抗弯刚度有关。最后,结合连接的荷载.位移曲线特点推导出单向加载和循环加载下连接的简化弯矩转角关系,并与相关数据结果作了对比验证,该方法简单实用且比较准确,可供结构计算和节点设计参考。     

端板厚对主次梁连接受力影响的研究

由于端板连接构造复杂,目前还没有一种准确的、被广泛认可的设计方法,文章在参照有关理论的基础上,探索了端板厚度对主次梁连接的影响,为相关设计提供参考。     

门式刚架轻钢结构端板连接节点承载性能的有限元分析

采用ANSYS有限元软件建立了考虑接触和螺栓预拉力的三维有限元模型,对带加劲肋的外伸式端板连接节点进行了非线性分析,讨论了端板厚度、连接形式对端板连接节点的承载力和节点刚度特性的影响,同时对现行规范的相关设计原则进行了分析和验证,并提出了一些设计建议。     

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。     

循环荷载作用下梁柱端板连接的有限元分析

本文采用有限元软件ANSYS10.0对半刚性端板连接节点进行了有限元分析,考虑了端板厚度和螺栓数量两个因素,对8个半刚性端板连接节点试件进行了数值模拟计算,并对荷载—位移滞回关系进行了初步的理论分析,并得出了相关结论。     

超大承载力端板连接节点有限元分析和设计方法

超大承载力端板连接节点能够提供比普通构造的端板连接节点和大承载力端板连接节点更大的抗弯承载力,可以应用于大跨或重载钢结构中。由于超大承载力端板连接节点的螺栓拉力分布不均匀、端板受力状态复杂,现有的端板连接节点设计方法不能直接应用。此文建立超大承载力端板连接节点的有限元模型,通过已有试验验证模型的可靠性|利用有限元模型分析单调荷载下超大承载力端板连接节点的受力性能,提出弯矩作用下受拉区端板的屈服线模型和受拉区螺栓承担拉力的分布模型。在所提模型的基础上基于我国规范提出超大承载力端板连接节点的抗弯承载力设计方法。比较所提设计方法得到的节点抗弯承载力设计值与有限元得到的屈服承载力,在我国规范规定的高强度螺栓受拉极限状态条件下所提方法得到的设计结果偏于安全。     

Influence of initial imperfection on the behaviour of extended bolted end-plate connections for portal frames

Initial imperfection in bolted end-plate connections is mainly induced by residual deformation of welding. Three typical initial imperfections, namely V-shape, C-shape and W-shape are identified in terms of the geometrical imperfection shapes for extended bolted end-plate connections based on a field study. Seven specimens of extended bolted end-plate connection, among which six specimens with V-shape initial imperfection and one without imperfection in the end-plates were tested, and the influence of the initial imperfection of the end-plate on the behaviour of the connections was investigated. Test results show that initial rotation stiffness of extended bolted end-plate joints decreases with increase of initial imperfection in the end-plate, however, the strength of the end-plate joints is only affected slightly by the imperfection. Besides, the thicker the end-plate is, the more reduction in the initial rotation stiffness relatively. Further parametric study on 14 extended bolted end-plate connections with three typical shapes of imperfections were conducted based on the finite element analysis. Among the three types of initial imperfection, the V-shape has the least influence, and the C-shape has the biggest influence on the initial rotation stiffness of the extended bolted end-plate joints. For initial geometrical imperfection in a V-shape, its influence on behaviour of extended bolted end-plate connections is negligible as far as the imperfection is limited to the criterion, giving H/300. The influence of initial imperfection in a W-shape on rotation stiffness should be acceptable if the initial imperfection is limited to the criterion. In the case of a C-shape initial imperfection in the end-plate, its influence on the rotation stiffness would be substantial; even it satisfies the requirement of the imperfection limit. The results of the study should be applicable to the bolted end-plate connections, whether flushed or extended end-plate beam to column joints in structural frames.     

超大承载力端板连接节点试验研究

在大跨或重载钢结构中,当梁柱之间需要采用螺栓连接时,如果普通构造的端板连接节点和大承载力端板连接节点不能满足承载力要求,则需要采用受拉区布置12颗或16颗螺栓的超大承载力端板连接节点。为研究该类型节点受力性能,进行4个超大承载力端板连接节点足尺试件的单调加载试验,得到各节点试件的弯矩-转角曲线,分析不同螺栓直径、端板厚度和螺栓布置形式下各节点的抗弯承载力、转动刚度和受拉区螺栓拉应变增量分布的特点。结果表明,在试验试件构造条件下超大承载力端板连接节点的弯曲失效模式为端板屈服后螺栓失效,端板厚度对节点承载力影响明显;各螺栓的拉应变增量分布不均匀,角部螺栓对节点抗弯承载力影响较小,建议在设计中移除或仅按抗剪螺栓考虑;建议节点域屈服承载力仍按照现行规范计算,该类节点的等效受拉螺栓数量取为7。     

门式刚架轻型房屋钢结构端板连接的有限元与试验分析

结合门式刚架轻型房屋钢结构中普遍应用的端板连接方式 ,本文对梁柱节点和梁拼接节点进行了试验和有限元分析 ,对外伸式端板连接的承载力和转动刚度特性进行了研究 ,讨论了我国现行规范关于外伸式端板连接的设计方法中存在的问题 ,同时给出了改进建议 ,特别是提出了在建立钢结构节点刚度分类标准方面应该注意的问题。根据比较分析的结果 ,本文还提出了一种新的外伸式端板连接螺栓拉力分布模型及相应的设计方法 ,试验证明 ,该方法在保证安全可靠的前提下 ,能够更好地符合螺栓端板连接的实际受力状态 ,发挥螺栓和端板的承载能力     

端板连接高强度螺栓群中和轴位置研究

为研究端板连接中高强度螺栓群的中和轴位置变化,对门式刚架外伸式端板连接进行了试验研究与理论计算.试验采用4种梁截面尺寸,选择端板厚度和端板加劲肋作为研究参数,对12个试件进行了单调加载试验,通过在螺栓杆无螺纹区开槽粘贴应变片测量了端板螺栓力的变化情况.理论计算系建立带弹性支座的连续梁模型模拟端板连接,将模型计算结果与试验结果比较分析,结果表明：加载过程中,螺栓群中和轴逐渐从其形心轴向受压区移动,但不超过受压翼缘内侧螺栓中心线;极限状态下,受拉翼缘和端板可简化为等效T型件.根据理论模型,进行了简单的参数分析,研究了撬力、端板厚度和螺栓排列等对连接性能的影响.最后结合试验结果及理论计算,对现有计算方法进行了评价.     

端板连接节点对门式刚架整体性能的影响分析

传统钢结构设计中将高强螺栓端板连接作为刚性节点,而实际情况下这种连接形式与计算结果有差异.采用有限元方法针对8种不同计算跨度的轻型门式刚架建立了三维整体有限元模型,分析了高强螺栓端板连接的节点刚度对门式刚架内力和位移的影响.计算结果表明,高强螺栓端板连接是一种半刚性连接形式,节点刚度对门式刚架整体结构的内力和变形将产生较大影响,在门式刚架的分析和设计中,应考虑节点半刚性的实际影响.     

不同排列伸展螺栓端板半刚性节点的三维非线性分析

对钢结构中不同排列的伸展螺栓端板这种半刚性连接节点采用非线性有限元分析 ,对连接中的主要构件 :端板、高强螺栓、梁翼缘、柱翼缘以及连接接触进行三维非线性有限元精细模拟 ,针对不同的尺寸和截面进行比较分析 ,探讨了螺栓端板半刚性连接的受力性能     

方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点抗震性能试验研究

为研究方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点的抗震性能,进行了5个节点拟静力试验研究,分析了端板厚度、螺栓直径、混凝土强度和轴压比等因素对承载力、弯矩-转角曲线、耗能能力、承载力衰退、刚度退化、延性以及破坏模式的影响。研究结果表明：方钢管钢骨混凝土柱与钢梁端板螺栓连接节点均属于半刚性节点,初始转动刚度随着端板厚度和螺栓直径增大而提高,但节点的极限转动能力随着端板厚度的增大而减小;当承载力由端板或钢梁控制时,其具有良好的转动和耗能能力;试件承载力退化系数在0.8～1.0之间,变化幅度不大,刚度退化相比荷载退化严重;设计中应避免高强螺栓发生脆性破坏。     

梁柱端板连接节点的初始转动刚度计算模型

首先利用分解法建立了梁柱螺栓端板连接节点的力学模型 ,然后基于梁板理论给出了节点初始转动刚度的解析公式。公式综合考虑了端板变形、柱翼缘以及螺栓对初始转动刚度的贡献 ,可方便地推广于平端板和外伸加劲端板连接初始转动刚度的计算。公式计算结果和试验结果以及有限元分析结果作了对比 ,吻合较好。同时给出了便于工程设计的简化公式。