双边钢次梁插入混凝土框架主梁的节点承载力试验研究

钢次梁插入混凝土框架主梁的节点连接是一种新型的节点连接形式.通过采用节点性能试验的方法,对这种连接节点的受力性能和工程适用性进行了研究.试验结果表明,钢次梁插入主梁的连接节点为半刚性连接节点,抗弯能力有限,且当上翼缘焊接板与翼缘板的横向面积比控制在0.45～0.60时,节点的破坏始于钢次梁上翼缘连接焊板的拉伸屈服,属于次要构件的塑性破坏,满足安全设计和承载力的要求.     

方钢管混凝土柱-H钢梁上环下贯栓焊混合节点抗震性能数值模拟北大核心CSCD

为了解决钢结构中钢梁下翼缘焊缝根部易发生脆性断裂的问题,提出一种兼有外环板和贯通隔板的新型栓焊混合装配方钢管混凝土柱-H钢梁连接节点。采用有限元ABAQUS对其进行数值模拟,研究该节点的传力机理、屈服机制、破坏模态和耗能性能。通过有限元参数分析,深入研究轴压比、宽厚比以及外环板厚度对节点抗震性能的影响。结果表明:节点呈现典型弯曲破坏模式,塑性铰发生在梁上翼缘与外环板连接处,节点屈服始于翼缘塑性铰区,经由翼缘扩展至腹板,继而钢管混凝土柱屈曲,最终上翼缘焊缝断裂破坏,且节点表现出良好的转动性能;增大钢管宽厚比和外环板厚度均可提高节点承载力,建议钢管宽厚比取值为35~45,钢梁翼缘与外环板厚度及钢材强度一致。     

屈曲约束支撑与钢框架节点板连接的抗震性能#br# 试验与分析研究

屈曲约束支撑作为耗能减震构件,其与钢框架连接形成屈曲约束支撑钢框架结构体系。然而目前对于屈曲约束支撑与节点板不同连接形式的抗震性能和破坏模式尚缺乏研究。为了获悉不同连接形式对屈曲约束支撑钢框架结构抗震性能和破坏机理的影响,进行5榀屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的水平低周往复荷载试验,观察试验现象和破坏特征,考察屈曲约束支撑与节点板两端采用销轴连接、螺栓连接、焊接连接和混合连接对钢结构抗震性能的影响,研究屈曲约束支撑与钢框架节点板连接试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,探讨屈曲约束支撑与钢框架节点板转动变形和关键部位的应变规律,分析结构的破坏模式和各构件屈服顺序。结果表明：屈曲约束支撑的芯板先于梁、柱和节点板屈服,试件滞回曲线饱满,表现出良好的抗震性能和延性。文章研究成果以期为屈曲约束支撑钢框架结构设计和应用提供科学依据。     

基于滑移连接的防屈曲支撑钢框架节点抗震性能研究

防屈曲支撑（BRB）是一种拉压均可全截面屈服耗能而不屈曲的金属阻尼器,在建筑结构的抗震减震设计中得到广泛应用。然而,由于大变形下支撑框架节点存在显著开合效应,在罕遇地震作用下易出现节点板和相邻梁柱构件的提早断裂现象,限制了BRB抗震性能的充分发挥。为此,在总结BRB钢框架节点的现行设计方法及节点失效模式基础上,提出了可释放节点开合效应的滑移连接节点板,采用低摩擦材料减小接触面摩擦力。建立有限元模型,通过与传统焊接节点板对比,分析两种不同连接对节点板、梁柱和BRB受力性能的影响。以此为基础,设计该类节点足尺试验模型,对其进行拟静力试验,分析其在往复荷载下的抗震性能。研究结果表明：所提出的滑移连接可有效释放节点板与梁柱之间的切向约束和开合效应,显著降低了节点板的塑性损伤,实现了罕遇地震作用下节点板弹性的性能目标;梁塑性铰由节点板端部移至梁柱交界面处,降低了梁柱构件的剪力水平和塑性损伤;在层间位移角4%下各关键构件仍具有饱满稳定的滞回性能,显著提高了BRB钢框架的抗震性能。     

屈曲约束翼缘盖板连接的钢框架节点滞回性能研究

为提升钢框架节点抗震性能，实现塑性铰转移、损伤集中和损伤构件的可更换，针对带悬臂梁段拼接节点，提出了一种屈曲约束翼缘盖板连接的钢框架节点。对7个系列共14个节点进行了数值模拟分析，对比了不同类型节点的性能差异并研究了关键设计参数对节点滞回性能的影响规律。结果表明，节点塑性变形集中在可更换的屈曲约束翼缘盖板上，滞回较为饱满且稳定；翼缘盖板与翼缘面积比增加时，节点承载力增加，但比值超过约1/2时，梁柱可能出现损伤，难以实现损伤集中的设计目标；梁段间隙过大，翼缘盖板可能发生局部屈曲，建议控制其厚度与梁段间隙比值不低于1/5;约束板约束范围达到50%时，即能有效约束翼缘盖板；增加翼缘盖板削弱段长度，使梁段间隙偏心率在0～0.25区间时，节点滞回曲线变化不大，翼缘盖板损伤减小；当螺栓数量较少时，翼缘盖板在屈服耗能前会产生滑移，进而影响节点滞回性能；腹板近翼缘侧螺栓孔由圆形改为槽形时，可以改善腹板螺栓孔处应力状况。     

钢框架梁柱节点焊缝损伤性能研究Ⅰ：试验研究

选取20个钢框架全焊接梁柱节点局部试件进行单向拉伸和拉压循环试验,记录了试件的破坏模态和应力 应变曲线,分析了材料强度、加载方式、板件厚度、宽度等参数对节点局部焊缝性能的影响,研究了焊缝开裂对节点损伤的影响。试验表明,循环加载会显著削弱焊接试件承载能力和变形能力,导致焊缝的开裂和破坏;焊缝在循环荷载作用下,受压的塑性发展会削弱焊缝延性;焊缝开裂和板件屈曲是节点损伤的两大主要因素,焊缝中裂纹发展导致节点承载力下降和刚度损伤;板件屈服后的局部屈曲对节点的损伤有待进一步研究。     

Study on damage connection behavior of weld in steel frame I of beam-to-column ： experiment

选取20个钢框架全焊接梁柱节点局部试件进行单向拉伸和拉压循环试验,记录了试件的破坏模态和应力-应变曲线,分析了材料强度、加载方式、板件厚度、宽度等参数对节点局部焊缝性能的影响,研究了焊缝开裂对节点损伤的影响。试验表明,循环加载会显著削弱焊接试件承载能力和变形能力,导致焊缝的开裂和破坏;焊缝在循环荷载作用下,受压的塑性发展会削弱焊缝延性;焊缝开裂和板件屈曲是节点损伤的两大主要因素,焊缝中裂纹发展导致节点承载力下降和刚度损伤;板件屈服后的局部屈曲对节点的损伤有待进一步研究。     

含屈曲约束耗能件的钢框架节点抗震性能有限元分析

传统的钢框架节点地震时在焊缝位置易产生脆性破坏,且在震后难以修复。为此,提出了一种含可更换屈曲约束耗能件的钢框架节点,用于提升节点的抗震性能和功能可恢复性。采用有限元软件ABAQUS对该节点的抗震性能进行数值模拟,分析了约束板间隙、约束板厚度、核心板削弱程度参数对该节点滞回性能的影响。结果表明:本文提出的节点具有稳定饱满的滞回性能;屈曲约束耗能件中的核心板率先屈服耗能,控制主体梁柱在大位移角下仍保持弹性。参数化分析结果表明:当约束板间隙较大时,节点滞回曲线饱满程度降低;约束板的厚度在设计时建议大于核心板厚度;核心板削弱程度影响节点承载能力和损伤控制效果。     

蜂窝钢梁-焊接环式箍筋砼柱节点抗震受剪承载力

为研究焊接蜂窝钢梁-复合焊接环式箍筋砼柱连接节点的破坏特征和受力性能,进行了4个蜂窝梁贯通型接点、2个外伸式端板连接节点、2个平齐式端板连接节点的低周反复荷载试验。试验表明前三组试件为节点核心区剪切破坏,第四组试件为钢梁翼缘屈服破坏;外伸式端板的约束作用以及高强螺栓预压力的存在,使得节点域混凝土开裂较少,大大改善了节点域的抗剪能力,同时也能增大节点刚度。对节点的抗震受剪承载力进行了分析,并根据试验结果得到了节点核心区抗震受剪承载力计算公式,可供工程实际参考。     

带混凝土楼板的钢框架梁柱弱轴连接节点滞回性能试验研究

为研究组合效应对梁柱弱轴连接滞回性能的影响,进行了梁端截面形式分别采用标准型、削弱型、盖板加强型、扩大翼缘型及加腋型的5个纯钢中节点及5个部分抗剪连接的钢-混凝土组合中节点试件的循环荷载试验。对各试件的试验现象、破坏特征、滞回曲线、钢梁应力(应变)分布及耗能进行了分析。结果表明,除了加腋型试件,钢-混凝土组合节点试件梁下翼缘焊缝均发生不同程度的开裂,但梁上翼缘焊缝及腹板螺栓仍可继续承担较大荷载,而纯钢节点试件梁上下翼缘焊缝均出现开裂,承载力迅速降低;纯钢节点的滞回曲线较组合节点的更为饱满,钢-混凝土组合节点试件的滞回曲线受到腹板螺栓滑移的影响而逐渐呈反S形;正弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面中和轴显著上移,梁下翼缘应变水平基本高于纯钢节点的;梁端削弱型节点能较有效地实现塑性铰外移,且其滞回曲线最为稳定,推荐优先选用;焊接质量是影响节点滞回性能的关键,建议蒙皮板采用抗层间撕裂的Z向钢材。     

新型钢框架节点的耗能板件参数化数值分析

将屈曲约束理念引入钢框架节点,提出了一种含可更换屈曲约束耗能组件的钢框架节点,地震时屈曲约束耗能板件率先屈服保护主体结构免于损伤。采用ABAQUS有限元软件建立了节点的屈曲约束耗能板件的数值模型,对其滞回性能进行了参数化数值分析。结果表明:加强端部约束可以有效提高耗能板件滞回性能,这表明提出的节点可以实现预期性能;端部约束较强时,核心板非约束段长度对其滞回性能影响较小。     

屈曲约束支撑混凝土锚固节点力学性能试验研究

提出了一种用于混凝土框架结构中屈曲约束支撑连接锚固节点构造形式。通过8个对比试验,分别考察该节点在拉、剪、拉剪复合受力状态下的单调受力性能与滞回性能,分析了各种受力状态下节点的受力特点与破坏模式。试验结果表明,在各种受力状态下,节点屈服前位移均较小,对屈曲约束支撑耗能效率影响并不显著。通过试验结果与规范计算结果的对比发现,现行GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》对单一受力状态下锚固节点承载力的计算比较准确,但对拉剪复合受力状态偏于保守;而采用JGJ 145-2004《混凝土后锚固技术规程》中的锚栓破坏相关方程能较为准确地估算拉剪复合受力状态下锚固节点承载力。另外,由于该锚固节点具有下锚固板,锚筋不会被整体拔出破坏,可取消现行规范中锚筋屈服强度取值小于300 MPa的限制。同时,在构造上应限制锚固板的弯曲变形,确保锚固钢筋共同受力,以使节点承载力在较小的位移下得以充分发挥。     

钢连梁-部分包裹组合剪力墙焊接节点抗震性能试验研究

为研究混合联肢部分包裹组合剪力墙(混合联肢PEC剪力墙)结构中钢连梁-PEC剪力墙焊接节点基本受力性能和抗震性能，以墙肢腹板厚度和混凝土包裹效应为设计变量，设计3个钢连梁-PEC剪力墙焊接足尺弱节点试件，进行低周往复加载试验。观察节点加载全过程中变形形态，并对其滞回性能、承载力、耗能能力、破坏模式、连梁及节点区应变等进行分析。研究结果表明：加载过程中，结构的塑性变形和损伤集中在节点区，满足“弱节点”的设计要求，钢连梁处于弹性状态；节点的破坏模式主要为节点核心区钢板剪切变形，核心区内混凝土形成斜拉杆机构效应，墙肢节点核心区下部区格混凝土局部压溃、外翼缘严重屈曲后翼缘钢板撕裂或焊缝拉断；节点破坏时，中部区格距节点核心区上下150 mm范围内出现塑性区，型钢应变超过屈服应变，混凝土在拉压反复作用下开裂，设计时应考虑中部区格对节点受剪承载力的贡献；钢连梁-PEC剪力墙焊接节点滞回曲线饱满，承载力高，具有优良的抗震性能；节点等效黏滞阻尼系数大于0.25;节点核心区及上下区格内混凝土对钢腹板提供了良好的包裹效应，拉结筋及混凝土的设置延缓了节点区下部外翼缘钢板的屈曲，填充混凝土的试件正向承载力提高2...     

H型钢柱弱轴连接组合节点抗震性能试验研究

为研究H型钢柱弱轴连接组合节点的抗震性能,采用柱顶加载模式完成了5个栓焊混合连接的不同构造形式的足尺十字形节点的循环加载试验,对各试件的试验现象、滞回曲线、延性、耗能及楼板滑移进行了分析。结果表明：焊接质量是避免节点脆性破坏的首要保证;各试件的层间位移角均达到了0.04rad,其中有4个试件的梁端对应弯矩大于0.8Mp,满足美国AISC的要求;加腋型组合节点试件破坏形式为柱屈曲,滞回曲线饱满,其余各试件由于梁下翼缘焊缝不同程度的破坏,腹板连接螺栓出现滑移,滞回曲线呈现反S形,但梁上翼缘焊缝均保持完好,故负弯矩作用下的延性优于正弯矩作用下的;各试件能量耗散系数随着位移的增加而逐渐增大;当抗剪连接度达到50%时,在整个加载过程中栓钉均保持完好,且楼板与钢梁的相对滑移基本不足1mm,可忽略不计,说明采用部分抗剪连接对所给出的节点形式具有可行性。     

冷弯薄壁方钢管梁柱节点抗震性能试验研究

冷弯薄壁钢管结构房屋施工速度快,适合在抗震设防烈度高的地区及震后重建中使用。因管壁较薄,梁柱节点连接方式及其力学性能还需进一步研究。依据"强柱弱梁,强节点弱杆件"的抗震设计思想,按照控制塑性铰位置的思路,在梁端加设加腋板;依据减少反复焊接次数可降低节点脆断的性能,采用纵向梁焊接于横向梁方式减少对柱施焊次数。共开展三种类型12个节点在不同轴压比下的低周往复加载试验,探讨节点滞回耗能和承载力等力学性能,结果表明:①普通焊接节点破坏前所经历循环次数较少,节点部位焊缝及附近板件发生断裂;②加腋节点极限承载力比普通焊接节点提高很多,耗能能力也较强,破坏时加腋端梁截面局部屈曲,屈曲点位于节点核心区外;③分散焊缝连接节点所经过加载循环次数较多,屈服后累计耗能能力较强,破坏时C形钢腹板局部屈曲,节点发生延性破坏;④轴压比对普通焊接节点和加腋节点的滞回性能、承载力及刚度退化影响较大,但对分散焊缝连接节点影响较小。     

防屈曲支撑角部节点板与钢框架的相互作用效应

防屈曲支撑是一种高效稳定的耗能减震装置,其与框架结构一般通过焊接节点板形式连接。目前节点板连接设计方法仅考虑支撑轴力的影响,并没有直接考虑框架开合效应(梁柱在水平地震力下产生的张开/闭合变形)的不利作用,导致焊接节点板在连接处提前发生开裂。通过有限元模拟的方法,同时考虑开合效应和支撑轴力的共同影响,对防屈曲支撑钢框架与角部节点板连接的相互作用进行研究。有限元模型共5组,主要参数包括节点板尺寸、节点板与框架的连接形式以及节点板是否设置自由边加劲肋。在连接形式方面,提出了一种可减小开合效应不利影响的新型可滑移螺栓连接节点板,并与传统焊接节点板的受力性能进行比较。分析结果表明,平面尺寸较小的焊接节点板对结构的抗侧刚度影响最小,可减小设置防屈曲支撑的子框架所分担的地震剪力,相应的节点板受力性能也优于平面尺寸较大的焊接节点板|在焊接节点板上设置自由边加劲肋并不能明显改善其受力性能|所提出的新型可滑移螺栓连接节点板可有效减小节点板对结构刚度的影响,以及框架开合效应对节点板的不利影响,是一种在消能钢框架支撑体系中具有应用前景的新型节点板连接。     

钢框架梁端翼缘扩大型节点低周反复荷载试验研究

针对钢框架梁端翼缘扩大型节点进行4个1∶2缩尺比例的模型试验,深入研究梁端翼缘侧板加强型节点和梁端翼缘圆弧扩翼型节点在低周往复荷载作用下节点的屈服荷载、极限荷载、滞回曲线、骨架曲线、延性和耗能能力等抗震性能。为了比较分析,还设计制作了1个普通栓焊节点试件。试验结果表明,4个梁端翼缘扩大型梁柱节点均达到了抗弯钢框架连接的抗震要求,而普通栓焊节点试件由于梁柱焊缝根部的脆性破坏制约了梁柱节点的塑性发展;梁端翼缘侧板加强型节点由于侧板与梁翼缘对接焊缝的影响使得焊接热影响区母材变脆而发生脆性撕裂,致使节点的耗能性能受到影响;梁端翼缘圆弧扩翼型节点的抗震性能优于梁端翼缘侧板加强型节点。建议在实际工程中,采用圆弧渐进式过渡的梁端翼缘扩翼型节点,可以有效保证梁柱节点连接的塑性变形和耗能能力。     

钢框架梁柱栓焊混合连接计算方法的探讨

翼缘焊接腹板栓接的梁柱栓焊混合刚性节点是钢框架梁柱现场连接的主要形式之一,该节点需满足"强节点"的设计原则.传统的栓焊混合节点计算仅考虑翼缘抗弯和腹板抗剪,《高层民用建筑钢结构设计规范》(JGJ 99-2015)借鉴日本规范,给出了钢梁腹板承担梁端弯矩的计算方法.基于常用的热轧型钢截面,对比了考虑翼缘与腹板均参与抗弯的栓焊节点新算法与仅考虑翼缘抗弯的传统算法之间的差别.结果表明:腹板对梁柱节点的极限抗弯承载力提高有限,腹板抗弯承载力占梁柱连接的极限抗弯承载力的比值为8％～14％;对常用HN型钢,即便考虑腹板抗弯,仍然无法满足《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ 99-2015)公式(8.2.1-1)Mju≥αMp,还需要采用加强型连接或狗骨式节点.由于腹板螺栓的抗弯中心距明显小于翼缘的抗弯中心距,用腹板螺栓抗弯不太经济.腹板配置受弯螺栓数量远超抗剪所需螺栓,并造成连接板尺寸过大,相比单纯加强翼缘反而更浪费材料.梁柱节点需进行小震弹性和极限承载力的两阶段设计,实际工程案例表明,跨高比较大的钢梁腹板螺栓一般由弹性设计控制,跨高比较小时由极限承载力控制.     

自带约束构造的栓钉抗剪连接件受力性能研究

钢-混凝土组合构件中的栓钉抗剪连接件作为主要传力部件,在混凝土中的力学行为极为复杂,栓钉周围的混凝土受栓钉"剪撬"局压集中作用极易产生劈裂微裂缝.为解决栓钉抗剪连接件"剪撬"局压劈裂的问题,提出一类带约束构造的栓钉抗剪连接件,通过推出试验研究了该新型栓钉连接件在钢-混凝土翼缘板之间的界面抗剪受力性能,比较了其与传统栓钉界面抗剪性能的差异.研究表明:带约束构造的栓钉抗剪连接件能依靠自身的约束构造有效地避免"剪撬"局压劈裂的不利影响,较大地提高钢-混凝土翼缘板之间的界面抗剪刚度,为钢-混凝土组合构件强连接系数的设计提供了理论依据.     

钢套管式梁-柱节点受力性能有限元研究

为了提高安装效率,避免现场焊接与栓接,本研究提出一种新型钢结构梁柱节点,即钢套管式梁柱节点,套管仅通过过盈配合与柱相连,即可构成稳定可靠的梁柱连接。考虑材料非线性和接触非线性,通过ABAQUS建立有限元模型进行分析,研究其在静载下的承载能力与破坏模式。分析结果表明,钢套管式梁柱节点有良好的延性;根据节点的弯矩-转角关系,该节点属于半刚性节点;主要破坏模式为梁受压翼缘出现较大的屈曲变形,最终形成塑性铰,实现了塑性铰的外移,达到了"强节点"的设计要求。