基于新型全螺栓连接方钢管尺寸对节点的抗震性能研究

新型全螺栓梁柱连接节点具有很高的延性和承载能力,随着相关实验和理论研究的深入,影响新型全螺栓连接结构抗震性能的因素成为新型全螺栓结构推广和研究的关键问题。为了研究不同方钢管尺寸对新型全螺栓梁柱节点的影响,对两个不同方钢管尺寸运用新型全螺栓连接的十字节点试件进行拟静力试验研究。通过试验研究,得到方钢管尺寸不同时梁柱节点的滞回曲线、骨架曲线、能量耗散曲线等,通过对不同曲线和数据深入分析研究。结果表明:方钢管尺寸较大试件的滞回曲线比较饱满,耗能能力优越,且两组试件的位移延性比均超过4. 0,表明采用新型全螺栓连接的试件具有良好的延性。     

矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点的抗震性能与恢复力模型研究

为研究矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点抗震性能,对5个单边高强螺栓连接节点试件和1个常规高强螺栓连接节点试件进行了拟静力试验,研究了矩形钢管柱与H型钢梁单边螺栓连接节点破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化等抗震性能指标,对比了单边高强螺栓与常规高强螺栓连接节点抗震性能的差异性;分析了节点构造参数对单边高强螺栓连接节点抗震性能的影响,根据节点滞回特性和单边高强螺栓受力特点提出了节点恢复力模型。研究结果表明:节点试件的破坏模式中单边高强螺栓均产生滑移现象;节点试件的滞回曲线捏缩严重,滞回曲线呈反S形,且有明显滑移直线段;节点试件初始转动刚度约为常规高强螺栓连接节点的70%,单边高强螺栓滑移使节点具有很大的转动变形能力,节点试件的极限转角为0.06~0.08 rad;节点的受弯承载力与常规高强螺栓连接节点基本一致,单边高强螺栓能够满足节点承载力设计要求;节点试件的等效黏滞阻尼系数为0.15~0.17,等效耗能系数为1.29~1.77,延性系数为1.62~2.26,其耗能和延性性能均低于常规高强螺栓连接节点;通过设置端板加劲肋可有效提高节点试件的抗震性能,设置内隔板对节点试件的抗震性能提高效果不明显;提出的节点恢复力计算模型与节点试件的试验曲线吻合较好。     

新型全螺栓连接与普通全螺栓连接抗震性能比较研究

为研究新型单边全螺栓连接节点与普通全螺栓连接节点在破坏形态和抗震性能方面的异同,设计两个节点试验:一个为H形钢柱与H形钢梁采用新型单边全螺栓连接;一个为H形钢柱与H形钢梁采用普通全螺栓连接。通过对两组试件进行低周反复试验,对比研究新型单边全螺栓连接与普通全螺栓连接的破坏形态以及承载力、滞回性能、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能的异同。     

T型钢连接中柱节点的力学性能分析

设计了2组T型钢连接中柱节点,对节点进行低周往复循环加载下的受力分析,通过循环荷载下的滞回曲线、骨架曲线、应力云图以及刚度退化曲线来分析螺栓连接方式变化对节点承载力、受力性能以及破坏形式的影响。分析结果表明:普通高强螺栓连接的中柱节点承载力和耗能能力明显强于对拉螺栓连接的中柱节点;两种节点破坏形态不同,普通高强螺栓连接节点为T型钢翼缘受拉破坏,对拉螺栓连接节点为长对拉螺栓剪切破坏和T型钢翼缘受拉破坏。     

端板厚度对新型全螺栓连接节点的抗震性能影响

对3个新型全螺栓端板连接十字节点试件在低周反复水平荷载作用下的滞回性能进行试验研究,研究试件的破坏形态,分析得到了新型全螺栓端板连接十字节点的滞回曲线、骨架曲线、延性和破坏模式等。试验结果表明:随着端板厚度的增加,试件的极限承载力、耗能能力和延性随之减小。新型全螺栓连接节点的破坏模式有3种:分别为端板屈曲、焊缝撕裂和螺栓拔出。     

新型单边全螺栓节点与普通全螺栓节点抗震性能研究北大核心CSCD

采用新型单边全螺栓连接的方形钢管柱与H型钢梁节点具有抗震性能好、安装方便的优点。设计两个节点试件:采用普通全螺栓连接的H型钢柱与H型钢梁节点及采用新型单边全螺栓连接的H型钢柱与H型钢梁节点。通过对两组试件进行低周反复试验,对比研究新型单边全螺栓节点与普通全螺栓节点的破坏形态以及承载力、滞回性能、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能的异同,结果表明:两组试件在破坏形态以及以上所有抗震性能方面基本接近,说明采用本课题组提出的新型单边全螺栓连接在研究方面可采用普通全螺栓连接的相关方法和理论。     

新型单边全螺栓节点与普通全螺栓节点抗震性能研究

采用新型单边全螺栓连接的方形钢管柱与H型钢梁节点具有抗震性能好、安装方便的优点。设计两个节点试件:采用普通全螺栓连接的H型钢柱与H型钢梁节点及采用新型单边全螺栓连接的H型钢柱与H型钢梁节点。通过对两组试件进行低周反复试验,对比研究新型单边全螺栓节点与普通全螺栓节点的破坏形态以及承载力、滞回性能、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能的异同,结果表明:两组试件在破坏形态以及以上所有抗震性能方面基本接近,说明采用本课题组提出的新型单边全螺栓连接在研究方面可采用普通全螺栓连接的相关方法和理论。     

装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点抗震性能试验研究

针对装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点抗震性能开展了拟静力加载试验,研究节点试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化等抗震性能指标;并对影响节点试件抗震性能参数进行分析;研究节点试件层间位移角及转动能力;提出节点恢复力计算模型。研究结果表明:节点试件失效模式为外环板与梁翼缘连接螺栓剪断、梁翼缘钢板断裂、外环板与柱连接处焊缝开裂3种形式;4个节点试件的滞回环面积较为饱满并呈"Z"形,具有较强的耗能能力;4个节点试件均有显著的刚度退化现象,下降坡度平缓;4个节点试件的层间位移角为0.09～0.12rad超过抗震规范的要求,表明节点具有良好的转动能力和延性性能;外环板的厚度和宽度对节点抗震性能有一定影响;提出的节点恢复力计算模型与节点试件的试验曲线吻合较好。     

型钢螺栓连接装配式半刚性梁柱节点弯矩与转角关系研究

现阶段,新型装配式混凝土梁柱节点的设计与其力学抗震性能的研究是预制装配式混凝土结构的研究热点,但关于预制装配式混凝土梁柱节点的半刚性力学性能研究较少。基于有限元软件ABAQUS对型钢螺栓连接梁柱节点及设计12个可能影响节点弯矩-转角曲线因素的试件进行有限元分析,得到节点与试件的弯矩-转角曲线,通过曲线进一步分析节点的半刚性系数与其他半刚性力学性能。     

带悬臂梁段拼接的梁柱连接循环荷载试验研究

为了检验带悬臂梁段拼接的梁柱连接抗震性能,对4个试件进行了循环加载试验。试验侧重于对拼接节点的研究,采用10.9级高强螺栓摩擦型连接,翼缘和腹板全部拼接。试验结果表明:螺栓拼接节点的延性远好于梁柱焊缝连接;较弱的拼接节点产生较大的塑性变形;接触面的滑移摩擦、螺栓与孔壁的挤压和翼缘拼接板的屈曲都使连接具有良好的耗能能力;但滑移伴随有剧烈的响声,会使人产生心理恐慌。根据试验结果提出了设计建议:尽量将拼接设计得弱些,可以提高梁柱连接的转动能力,减少地震作用向梁柱连接焊缝的输入,延缓焊缝的脆性破坏。     

新型梁柱双向连接节点受力性能分析

新型梁柱装配式刚性节点具有构造简单、安装方便等优点,按照等强设计方法设计了新型梁柱装配式强轴和弱轴双向连接节点基本试件。通过改变翼缘拼接板处螺栓数量、螺栓预拉力设计了2组试件,在考虑材料、几何以及接触状态三种非线性的基础上利用ABAQUS有限元软件对2组试件进行模拟分析,研究试件在循环往复荷载作用下的受力性能。     

冷弯C型钢节点抗震性能的研究与分析

对冷弯C型钢框架节点的抗震性能进行试验研究与分析.为研究节点板厚度和螺栓间距两因素对节点抗震性能的影响,设计4个不同节点板厚度及螺栓间距的T形梁柱节点试件.试件具体构造为:梁柱均采用双肢冷弯C型钢,梁柱之间以热轧钢板内插作为节点板,梁柱均在腹板处用4个高强螺栓与节点板连接.通过加载试验,发现4个试件都为冷弯型钢的受弯承载力破坏,并得到节点在循环荷载作用下的M-ψ和P-△滞回曲线,对节点的破坏机理、承载力退化、刚度退化.延性及耗能性能进行相应的探索性分析.试验结果表明:该种构造的节点具有抗弯承载力高、承载力退化稳定、如初始刚度大则刚度退化严重、耗能性能好、延性差的特点.     

T形钢连接梁柱半刚性节点滞回性能试验研究及数值分析

为研究T形钢连接梁柱半刚性节点的滞回性能,对6个T形钢连接梁柱半刚性节点试件进行拟静力试验。分析梁高、螺栓直径、T形连接件尺寸、螺栓个数以及柱截面面积等参数对节点的受力过程、破坏模式、滞回性能、延性性能的影响。利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行分析,将分析结果和试验结果进行对比并分析了误差产生的原因。研究结果表明:T形钢连接梁柱节点变形性能良好,节点的极限转角均超过0.03 rad,是典型的半刚性连接节点;节点延性性能良好,各节点位移延性系数均大于3;各试件的滞回曲线在加载后期呈Z形,节点耗能系数较小(与端板连接半刚性节点相比);T形连接件尺寸和连接柱及T形件的螺栓个数是影响节点初始刚度、承载力和变形能力的主要因素,梁高对节点性能的影响次之;有限元分析结果与试验结果基本吻合;采用考虑材料循环塑性特征的有限元分析模型可以很好地预测节点在循环荷载作用下的受力性能。     

单边螺栓-T形件连接节点滞回性能试验研究

基于复式钢管混凝土双层钢管的截面特点,设计了单边螺栓-T形件连接节点,并对5个单边螺栓-T形件连接节点和1个穿芯螺栓-T形件连接节点进行了低周往复荷载试验。通过数字散斑相关方法(DSCM)得到了试件的弯矩-转角变化关系曲线。结果表明：试件滞回曲线均呈饱满Z形,节点破坏形态为T形件翼缘屈服后钢梁塑性变形,T形件因不同的加肋方式出现了三种变形特征。除了T形件翼缘厚度较薄且未加肋的试件为部分强度半刚性节点外,其余节点试件均为全强度半刚性节点;加肋T形件节点比无肋试件极限承载力提高了30%,但延性明显降低;对比穿芯螺栓-T形件连接节点,单边螺栓栓-T形件连接节点初始刚度略低、承载力相当,但变形能力明显提高,滞回性能得到改善;往复荷载下单边螺栓-T形件连接节点为拉压交替式工作,受拉螺栓能够得到较强的锚固连接强度,单边螺栓-T形件连接节点在复式钢管混凝土结构中传力可靠,结构整体性较好。     

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。     

十字板-端板式模块化钢结构连接节点抗震性能试验研究

为研究十字板-端板式模块化钢结构连接节点的抗震性能,对框架型模块和墙体型模块2种不同抗侧力形式的模块间节点进行拟静力试验,分析了2类试件的试验现象、破坏形态、滞回曲线、耗能能力、刚度和承载力退化。结果表明:框架型模块间节点变形集中在模块柱和梁,易发生柱端破坏,墙体型模块间节点变形集中在十字板,蒙皮效应对节点的受力性能有明显影响;试件采用全螺栓连接,由于螺栓滑移的影响,2个试件的滞回曲线均不够饱满;墙体型模块间节点的承载力和侧向刚度分别是框架型节点的8. 37～8. 63倍和8. 78～10. 02倍;模块柱内隔板的焊缝质量是保证梁端翼缘有效传力的前提,也是防止柱壁撕裂的关键。     

带十字形预制件的全螺栓连接钢模块节点抗震性能试验研究

提出了一种带十字形预制件的全螺栓连接钢模块节点。为研究该节点的抗震性能,采用不同的梁端、柱端连接方式、梁段削弱形式以及十字形预制件构造形式设计了5个节点试件。对5个节点试件进行了低周往复加载试验,分析了节点的破坏模式和拼接区的滑移情况,获得了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力、转动能力、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明：节点试件的破坏模式为拼接区拼接板及十字形预制件贯穿隔板的塑性变形及核心区部分焊缝开裂;5个节点试件的滞回曲线较为饱满且为“Z”形,具有较好的耗能能力;5个节点试件的位移延性系数均超过4,塑性转角均超过0.03rad,满足抗震规范要求,具有良好的转动能力和延性;5个节点试件均有明显的刚度退化现象,但下降坡度缓慢;不同的拼接区连接形式和不同的十字形预制件构造对节点抗震性能有一定的影响;不同的梁段削弱形式对节点抗震性能影响不明显。     

门式刚架梁柱端板斜放螺栓连接节点抗震性能试验研究

为了研究门式刚架梁柱端板斜放螺栓连接的抗侧移承载力以及端板厚度和高强螺栓强度等级对于此类节点抗震性能的影响,设计了3个1/2比例门式刚架节点试件进行低周反复水平加载试验,获得了节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线和破坏特征等。试验结果表明:试件的梁比柱受力不利,试件破坏主要发生在梁上翼缘靠近节点区域部位;试件的荷载-位移滞回曲线比较丰满,说明节点的耗能能力较强,具有良好的抗震性能。     

钢框架梁柱T型钢半刚性连接节点的性能研究

对实际工程中所采用的T型钢半刚性连接节点性能进行了研究,采用通用的有限元程序ANSYS对节点性能进行了非线性有限元分析,讨论了节点各组成要素对节点性能的影响。结果表明:柱翼缘厚度、T型钢翼缘厚度和连接螺栓竖向间距对节点性能影响较大,而柱腹板、T型钢腹板以及连接螺栓水平方向间距对节点性能影响较小,节点破坏主要由柱翼缘和T型钢翼缘控制。研究表明,T型钢梁柱连接节点属于半刚性连接节点,节点的半刚性对钢框架性能影响非常大,设计中不容忽视。     

钢框架梁柱外伸式端板螺栓连接抗震性能分析

通过19个梁柱节点试件的有限元分析,以端板尺寸、螺栓间距、端板加劲肋以及柱腹板加劲肋等为试验参数,分析了节点的初始转动刚度和极限承载能力、延性与耗能、破坏形态等的影响,研究了螺栓端板连接的抗震性能,为钢结构抗震设计提供必要的理论依据。