箱型柱与型钢梁连接节点性能研究

本文阐述了箱型柱-工字钢粱节点的工作性能,采用有限元方法分别对节点处采用梁加盖板的方法加强及加T型外部加劲肋的方法进行分析,并对这两种节点的性能进行探宄。     

螺栓翼缘板连接件设计模型的抗弯性能

研究纯弯曲作用下翼缘板连接件的抗弯性能并提出一个实用的设计模型。对4种基本的螺栓翼缘板连接件进行试验且进行相关的有限元分析。通过试验结果验证有限元模型,证明其精确性和可靠性。根据有限元分析Von-Mises应力分布和端板连接件的接触压力。通过理论模型可直接使用一些有价值的信息得到相关的屈服性能并确定压力中心。使用虚功原理推导出翼缘板的抗弯性能。证明该理论模型可以很好地预测这种连接件的屈服抗弯能力。同时,使用类似传统T形件的连接件来获得螺栓的抗弯性能。将两个不同的设计模型相结合并假设端板会比高强螺栓更早失效,并提出一个实际的设计方法。根据这种设计方法设计安全又经济的连接件。此外,所提出的设计模型对其他类型的螺栓翼缘板连接件的实际设计有参考意义。     

箱型柱钢框架节点受力性能的非线性分析

对4种构造形式的箱型柱钢框架梁柱节点进行了非线性有限元分析,求得其应力分布、塑性区分布及极限荷载力,对节点的力学性能进行了分析比较,并简单介绍了不同构造形式连接对框架性能的影响.基于理论分析,提出了改进型节点.     

PEC柱-型钢梁框架中节点抗震性能试验研究

为研究部分包裹混凝土(PEC)柱-型钢梁框架中节点的抗震性能,以端板厚度、柱翼缘宽厚比以及是否增设背垫板为参数,对4榀焊接H形钢部分包裹混凝土柱-型钢梁框架中节点进行低周反复荷载试验,分析其破坏模式、承载力、滞回性能及延性等。并以此为基础,建立有限元拓展模型。试验和有限元结果表明:各节点滞回曲线均为饱满的梭形;节点处梁翼缘、腹板变形明显,节点域出现塑性铰;端板厚度由18 mm增加到24 mm,节点承载力提升7.1%;柱翼缘宽厚比由8减小到6,节点承载力提升17.3%;增设背垫板后,节点承载力提升14.2%;加载过程中节点刚度退化稳定,屈服后承载力退化系数约为0.9;节点位移延性系数介于3.72～5.34之间,等效黏滞阻尼系数介于0.537～0.619之间;节点破坏时,层间位移角介于1/26～1/24之间,变形性能满足抗倒塌设计要求。基于节点受力分析,建立节点域抗剪计算模型,提出PEC柱-型钢梁框架中节点受剪承载力计算公式,计算结果与试验值及有限元模拟结果较为吻合。     

强梁弱柱型钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

以柱梁强度比为控制指标,设计了5个强梁弱柱型方钢管混凝土柱-H型钢梁节点,对其进行低周反复荷载试验,考察轴压比、含钢率及节点形式对该类节点抗震性能的影响.结果 表明:各试件均在柱端出现塑性铰,极限柱转角均值介于1/34～1/18之间,抗倒塌能力强;边柱节点易发生焊缝破坏,中柱节点的抗震性能优于边柱节点;含钢率越大,轴压...     

装配式钢筋混凝土柱-钢梁混合连接节点抗震性能研究

结合国内某预制装配式公建项目,选取地上1层受力较不利的装配式钢筋混凝土柱-钢梁混合连接节点进行抗震性能分析。结合有限元方法,分别进行节点静力工况分析和拟静力工况分析,从节点应力、应变、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等方面进行全面研究。计算结果表明:装配式钢筋混凝土柱-钢梁混合连接节点在多遇地震下处于弹性受力状态,在罕遇地震状态下具有良好的抗震性能,满足抗震设计要求。     

装配式钢筋混凝土柱-钢梁框架节点抗震性能试验研究

通过4个1/2比例装配式钢筋混凝土柱 钢梁框架节点低周往复荷载作用下的试验研究,分析了节点区加劲腹板厚度及开孔的影响,研究该新型节点连接构造的受力性能及装配式钢筋混凝土柱 钢梁框架单元的抗震性能。基于试验结果对试件的破坏特征、滞回性能及变形组成进行分析。研究结果表明：装配式钢筋混凝土柱 钢梁框架节点滞回曲线呈纺锤形,梁端塑性铰区充分耗散能量,具有良好的抗震性能;装配式螺栓连接钢筋混凝土柱 钢梁混合节点具有良好的连接质量;加劲腹板厚度的增加一定程度上减小了节点的剪切变形,加劲腹板开孔对节点受力性能影响不大;梁弯曲变形引起的层间侧移在强柱弱梁型钢筋混凝土柱-钢梁框架节点总侧移中所占比例最大,节点剪切变形所占比例较小。     

矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点抗震性能试验研究及有限元分析

以天津泰达广场CBD工程A、B区超高层项目为背景,进行了不同连接方法的6个足尺矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点试件拟静力试验,分析了试件的破坏特征、承载力、延性、耗能能力、刚度退化、强度退化等性能。结果表明：在保证焊接及安装质量的前提下不同连接方法节点均具有较高的承载力及良好的抗震性能;在梁翼缘两侧焊接加强板有利于节点承载力的提高,矩形钢管中填充混凝土有利于减小节点核心区的剪切变形,提高节点的强度及刚度。利用ANSYS 10.0软件对试件在循环荷载作用下的滞回性能进行非线性模拟计算,并将理论分析结果与试验结果进行对比。对比结果表明,非线性有限元分析得出荷载-位移曲线与试验结果吻合较好,矩形钢管混凝土柱-H型钢梁节点均具有良好的耗能能力。     

箱型柱焊接工艺

基于箱型柱焊接制作工程实例,依据相应规范、规程并通过长期钢结构制作过程的经验积累,简述在现有的国内通用焊接设施装备下箱型柱关键部位的施焊过程,对构件在车间及现场的焊接工艺进行经验总结,介绍箱型柱焊接工艺的重点。在箱型柱制造施工中,这些工艺的合理使用能更好地保证其焊接质量。     

柱截面改变时方钢管混凝土柱与H型钢梁节点性能研究

对国家标准图集中方钢管混凝土柱与H型钢梁外环板刚接节点及由其衍生的3种方钢管混凝土柱变截面节点,建立了同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元模型,分析了4种形式节点在单调加载和低周反复加载时的受力性能,并研究了外环板宽度对节点力学性能的影响。结果表明：4种形式节点在单调加载时,受力性能差别不大;各节点模型滞回曲线比较饱满,具有较好的延性和耗能能力,没有明显的强度和刚度退化;随着外环板外伸宽度的减小,节点的弹性极限承载力相应降低,现有标准节点偏于保守,外环板外伸宽度可减小约25%。     

削切钢盖板梁柱接头设计与耐震行为

本研究的目的为提出新式的梁柱接头以避免在工地现场进行梁柱接头全渗透焊接,同时亦控制塑性变形发生在一简单、可修复的装置(削切盖板)而非钢梁。削切盖板(RFP)以焊接或栓接方式固定于钢管混凝土(CFT)柱,以螺栓或填角焊与梁翼板接合,四组全尺寸削切盖板梁柱接头试体试验结果显示:(1)削切盖板梁柱接头在反复载重作用下均可超越0.04弧度的位移角,而使梁的塑性弯矩强度得以发挥;(2)塑性变形发生在削切盖板而非钢梁上,进而避免钢梁的挫屈;(3)利用有限元素分析程序ABAQUS可预测试体接头的反复载重行为,并证明削切盖板梁柱接头的弹性挠曲劲度与盖板梁柱接头相似,满足刚性接头的劲度要求;(4)削切盖板的非弹性挫屈强度可藉由本研究提出的非线性回归分析模型预测。     

钢管混凝土柱螺栓连接钢梁节点的抗震性能分析

为了改进施工过程,同时确保房屋的抗震性能,提出了一种新型的连接类型,用于钢管混凝土柱和钢梁的连接处设计。该连接具有外伸端板的特性,出厂前与钢梁焊接在一起,然后在现场用高强钢将其与钢管混凝土柱螺栓连接。对这种螺栓连接端板节点的抗震性能进行试验研究,并通过对3个足尺节点模型进行试验,评估了混凝土楼板和削弱型梁截面对其的影响。试验结果表明:楼板对节点强度的作用显著,削弱型梁截面能有效地将屈曲区域转移到远离焊接点的位置。同时,螺栓连接端板节点的分析模型也采用OPENSEES1.7.3模拟了试验结果。     

矩形钢管混凝土柱与钢梁的连接节点设计方法

介绍了《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS1 5 9:2 0 0 4)中节点设计的部分内容 ,主要是关于矩形钢管混凝土柱与钢梁连接节点的设计 ,包括梁柱的连接形式、节点抗弯强度的设计方法、节点域的抗剪设计方法 ,以及构造方面的规定     

钢板-超高性能混凝土梁有限元分析研究

为了研究钢板-超高性能混凝土(UHPC)组合梁的抗弯性能,在钢板-UHPC-T组合梁方案下,以钢板厚度、钢板强度等级、UHPC抗拉强度和UHPC极限拉应变为参数,利用ABAQUS软件进行了有限元分析。结果表明:钢板厚度和钢板强度等级的改变对组合梁抗弯承载力的提高作用较为明显;UHPC抗拉强度的提高可以适当提高开裂荷载;UHPC极限拉应变的增加可适当提高梁体的延性。     

轴向荷载作用下箱形柱内填混凝土的局部屈曲和混凝土约束

在单调轴向荷载作用下使用9个焊接方形截面内填混凝土箱形柱模型进行测试。用有限元分析软件ABAQUS模拟荷载试验,并证实了有限元模型的可行性。根据试验和有限元模型的模拟结果可得出如下结论:明确箱形柱内填混凝土的混凝土约束机能的发展过程;混凝土破碎发生后,由水平拱提供的混凝土约束变得显著;柱壁发生屈曲后,由垂直拱提供给混凝土更多的额外约束;水平拱和垂直拱的共同作用提供了重要的混凝土约束,以获得并修复混凝土的强度;柱壁较大的宽厚比会导致垂直拱的初期发展;从混凝土约束机能来看,荷载-轴向应变曲线中,混凝土构件将会有强度降低和强度修复的过程;Mander混凝土约束模型和Sakino混凝土分析模型并不能合理地预测箱形柱内填混凝土的混凝土应力-应变性能。     

钢管钢纤维混凝土短柱轴压性能的有限元分析

对3根钢管混凝土试件(1根钢管混凝土短柱和2根钢管钢纤维混凝土短柱)进行轴压试验。试验结果表明:掺入钢纤维能有效提高钢管混凝土柱的延性,对其承载力的提高作用较小。在此基础上,采用有限元软件ABAQUS对钢管钢纤维高强混凝土短柱的轴心受压性能进行有限元分析,实验结果与有限元结果符合良好。对轴压短柱进行参数分析,分析钢管壁厚,混凝土强度及钢纤维含量对钢管混凝土柱力学性能的影响。研究表明:钢管壁厚对轴压短柱的承载力影响较为明显,其延性也略有提高;混凝土强度对钢管混凝土柱的承载力有一定提高,但随着强度的增大延性略有降低;钢纤维含量对轴压短柱的承载能力略有提高但对其延性的提高作用较为明显。     

预应力钢管混凝土圆柱抗震性能的改进

提出一种新的方法,旨在提高公路桥墩的圆形钢柱的抗震性能,并且辅以试验证明。该方法中,在桥墩中间放置一个特殊的受压构件以承担上部结构传来的轴向荷载。结果,在钢板非弹性屈曲变形中轴向荷载的影响可以被很好地控制。这个特殊的抗压构件由一个预应力钢管混凝土（PC-CFT）组成。     

钢梁与包覆RC箱型钢柱之梁柱接头耐震性能研究

本研究进行两组“大尺寸梁柱接头”之反复载重试验,以探讨其力学行为与耐震性能。本研究之试体采用钢梁与“受钢筋混凝土包覆之箱型钢柱（简称包覆箱型钢柱或SRC柱）”接合之梁柱接头。此种钢梁与SRC柱接合之构造的主要特点,在于利用SRC柱之劲度、防火与抗压强度方面的长处,又可以发挥钢梁在韧性与施工便捷方面之优点。本研究之试体均符合“强柱弱梁”之原则且梁柱接头区之标称剪力强度均大于该区之需求剪力强度,试体之断面配置均符合台湾SRC设计规范之要求。本研究探讨之重点包含：（1）此种新型梁柱接头之钢梁塑性铰的发展情肜,（2）梁柱接头区混凝土之开裂状况,（3）配置剪力钉对梁柱接头韧性之影响。实验结果显示,由于SRC柱内之箱型钢管断面在X与Y向各有两片腹板,故可以提供梁柱接头区充分的剪力强度,并可抑制接头区的剪力变形,使接头区之混凝土保持良好状态,并无明显开裂之情形,进而确保插入SRC柱的钢梁受到接头区之钢筋混凝土有效的束制,使得钢梁的塑性铰可以远离焊道,最终在SRC柱之混凝土面外约15cm处发展出稳定且充分的塑性变形。换言之,SRC柱接头区的钢筋混凝土具有保护钢骨梁柱接头焊道的功能,该区的钢筋混凝上成功的将钢梁的塑性铰逼离焊道,使钢梁在SRC柱混凝土面外形成良好的塑性铰。本研究之梁柱接头试体在反复载重作用下,可以发展出稳定且饱满的迟滞循环（Hysteretic Loop）。两组接头试体之钢梁塑性转角（Plastic Rotation Angle）达到5．4%和6．0%rad,梁柱接头之层间变位角（Interstory Drift Angle）达到6．2％与6．7％rad,显示此两组梁柱接头均具有优良的塑性变形能力,超过AISC Seismic Provisions（2002）所订4％rad层问变位角之要求。本研究依据有限的试验结果初步证实,在适当设计下,此种型式的梁柱接头将可以发挥良好的耐震性能。     

混凝土柱钢梁连接节点设计

介绍了钢结构夹层钢梁与混凝土柱连接节点做法,提出了刚性节点和铰接节点的设计方法及节点做法。     

高强度钢端板连接的试验性能分析

高强度钢在结构中的应用给结构工程师提出了不少挑战。其中一个挑战就是,当材料可以提供更高强度时,可以将横截面尺寸最小化,这将带来巨大的经济效益。然而,与低碳钢相比,高强度钢材存在高屈服率和受限的变形能力等缺点。在可导致弹塑性变形的不规则荷载作用条件下进行结构设计时,这个性能至关重要。在这种情况下,构件和连接件都需要具备足够的延性,尤其是构件之间的连接件,需要能提供更高的变形能力。为此,对端板采用高强钢S690的弯矩连接进行试验分析。主要分析内容有:(i)非线性性能特征;(ii)对比现行欧洲规范3标准;(iii)高强钢弯矩连接的延性分析。试验结果表明,试验中的连接件可以给结构提供足够的刚度和抵抗能力,并具有理想的转动能力。