主管受拉的K形圆管节点抗冲击性能试验研究EI北大核心CSCD

管节点是钢管结构的传力构件,在撞击、爆炸等突发事故中,节点可能因受到冲击荷载而被破坏,严重时甚至会引起结构坍塌。为研究不同主管径厚比以及初始受力状态对节点抗冲击性能的影响,本文采用落锤试验机对两组主管径厚比不同的K形圆管节点进行了抗冲击性能试验研究。每组3个试件,其初始受力状态分别为:主管及支管未施加初始轴力、主管施加轴拉力两支管同时施加轴压力、主管施加轴拉力两支管分别施加轴拉力和压力。基于试验结果,比较了国内外相关规范的冲击承载力确定方法。研究结果表明:所有节点的破坏模态均主要表现为主管顶部受冲击区域的凹陷破坏;冲击过程中,初始受力状态相同时,主管径厚比较大的试件的主管局部凹陷变形与横向变形分别增大了19%和3%,冲击力峰值降低8%,冲击持时增加11%;主管径厚比相同的试件中,主管及支管未施加初始轴力的试件的主管局部凹陷变形最小,冲击力最大,冲击持时最短;将冲击力时程曲线平台值作为抗冲击承载力较为合适。     

环口板加强后T型管节点落锤抗冲击试验研究

针对管节点抗冲击性能比较差的特点,工程常采用在主管和支管相贯区域焊接环口板的方法进行加强。本文以环口板加强和未加强的T型管节点为研究对象,进行落锤抗冲击比较试验研究。通过比较两类管节点的破坏模态和变形发展规律,并分析其冲击力、位移和应变时程曲线以及荷载-位移关系曲线,揭示环口板加强后管节点的抗冲击工作机理和冲击过程中的能量转换规律。研究成果可为正确评估该类管节点抗冲击性能和制定合理加固方法提供可靠的试验数据和设计建议。     

内置角钢改进夹心节点抗震性能研究与抗剪承载力计算

梁柱采用不同强度混凝土的节点核心区通常采用同柱等强的高强度混凝土浇筑（传统节点）,而采用同梁等强的低强度混凝土浇筑（夹心节点）可简化施工过程,但同时降低了节点的抗震性能。为研究内置角钢改进夹心节点的可行性,通过一个空间夹心节点和一个内置角钢空间夹心节点试件进行双向等幅低周往复试验研究,对比分析了破坏模式、延性、耗能、刚度、应变和抗剪承载力等方面的差异。结果表明：采取改进和不采取改进措施节点破坏模式均以梁端屈服后的节点破坏为主,但采取改进措施的试件延性和抗剪承载力明显提高,耗能能力、刚度退化和变形能力有一定改善,表明改进措施改善了节点的抗震性能。最后在此基础上,给出了与该文和其他文献试验结果吻合较好的采取或者不采取改进措施夹心节点抗剪承载力计算公式。     

钢加强环钢管混凝土梁柱节点试验研究

本文介绍了4个钢加强环钢管混凝土柱节点的模型试验，主要的试验结果为柱节点的设计提供了依据。     

内设加劲肋空间DKT形相贯节点轴压承载力公式

以北京大兴国际机场航站楼钢结构工程为背景,在空间DKT形相贯足尺节点试验的基础上,为进一步研究节点的受力机理,对192组不同参数的节点有限元模型进行模拟分析。研究加劲肋开口尺寸、加劲肋厚度及其设置数量对空间DKT形相贯节点受力性能的影响。对设置不同加劲肋的空间DKT形相贯节点在承受轴压下的承载力设计值和极限承载力进行多元非线性回归,得到了内设加劲肋的DKT形节点承载力设计值和极限承载力的提高系数η。在现行的钢结构设计标准基础上得到内设加劲肋相贯节点承载力设计值和极限承载力计算公式。试验和有限元分析结果表明,内设加劲肋相贯节点的承载力设计值和极限承载力公式满足精度要求,可以为工程中类似节点的设计提供可靠参考。     

K型钢管混凝土节点疲劳性能试验研究

以湘潭四大桥桁架拱为工程背景,进行了三种规格的K型钢管混凝土节点的疲劳试验,基于热点应力计算了K型钢管混凝土节点的疲劳荷载幅值,表明热点应力法能够较好地评估钢管混凝土节点的疲劳寿命;试验表明K型钢管混凝土节点的疲劳性能明显优于K型钢管节点。在此基础上初步提出了K型钢管混凝土节点的S—N曲线,对建立K型钢管混凝土节点疲劳寿命设计准则具有一定的参考意义。     

内置竖向插板加强型管节点静力强度研究

焊接圆钢管节点主管的径向刚度一般远小于支管的轴向刚度,因此在静力作用下发生破坏的部位常位于主管表面靠近焊缝处。为了提高管节点的承载能力,可采用在靠近节点部位的主管内部设置竖向插板的方法提高管节点的静力强度。利用有限元方法对33个加强与未加强的T节点的静力破坏过程进行了模拟和分析,调查了节点区域和内置插板在静力加载过程中的应力演变过程。通过模型的参数研究发现:插板的长度对节点的静力强度影响较大,随着插板长度的增加,节点的静力强度提高,但长度在达到一定的数值后提高效果不再明显;插板的厚度对节点的静力强度的提高效果不大,但插板的厚度不宜过小,防止插板先于节点产生失稳破坏而起不到显著的加强效果。最后,对24个不同尺寸的T型节点分别进行了内置竖向插板加强前和加强后的有限元模拟,研究了推荐尺寸的插板对节点承载力的提高效果。     

钢骨高强混凝土边节点抗震性能试验研究

进行了5个低周期反复荷载下钢骨高强混凝土柱与钢筋高强混凝土梁边节点试验,分析了其破坏模式与受力性能,明确该类节点的滞回曲线特征,得到其延性系数和等效粘滞阻尼比系数,该类节点延性系数、等效阻尼比系数比钢筋高强混凝土节点大,与钢骨普通混凝土节点比较接近。通过试验,分析了钢骨、高强混凝土及箍筋等对节点的抗剪承载力的影响,建立了该类节点的抗剪承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

带加劲肋十字型钢管节点支管轴压的承载力研究

针对带加劲肋十字型钢管节点采用有限元方法和足尺试验研究其承载力,比较两种方法的计算结果,探讨有限元中钢管节点屈曲的模拟方法,分析加劲肋贯穿对承载力的影响,最后将试验和计算结果与规范进行比较。研究表明：加带加劲肋十字型钢管节点支管轴压的最终破坏形态为环板的面外失稳;有限元中初始缺陷的最大幅值取主管管径的1/1000进行钢管节点屈曲分析是合理的;加劲肋贯穿主管的工艺可以一定程度上提高节点的刚度和承载力。     

窄基输电塔分离式K型节点的受力性能试验研究

各国现行钢结构规范中,均未涉及小夹角(小于30°)K型钢管-节点板连接整体式和分离式节点的极限承载力计算方法。该研究通过对整体式和分离式25°K型钢管节点的承载力试验,探讨了该类节点的承载力-变形曲线和破坏模式,并对承载力、主管应变与节点板分离距离的关系进行了分析。研究表明,当节点板分离距离较小时,节点破坏模式为主管撕裂型剪切破坏,当节点板分离距离较大时,主管发生大变形压屈破坏;其次,节点板的分离导致承载力骤减,分离距离越大承载力越小。因此,虽然常规小夹角K型管-板节点存在节点板过长的问题,但是整体式节点板起到了良好的应力分散与传递作用。     

水平拼缝部位增强叠合板式剪力墙抗震性能试验研究

叠合板式剪力墙在水平拼缝部位采用\     

位移放大型转动摩擦阻尼器增强榫卯节点抗震性能试验研究

古建木构中的榫卯节点属于典型的弱连接,地震作用时常常早于构件产生损坏,是预防性加固的关键节点。为提升榫卯节点的抗震性能,提出并设计了一种位移放大型转动摩擦阻尼器。通过对1组未设置阻尼器和3组设置阻尼器的足尺单向直榫节点进行了拟静力试验,得到并对比分析了加固和未加固节点的破坏状态、弯矩-转角关系、骨架曲线、强度退化曲线、刚度退化曲线以及耗能能力,分析了阻尼器的位移放大效应和拔榫抑制能力。结果表明:相对于未加固节点,设置摩擦型阻尼器节点的抗弯承载力最高提升了2.3倍;摩擦阻尼器具有显著的位移放大作用,其最大转动角度为榫卯节点转角的4.5倍;在不显著提升节点刚度的同时大幅度提高了榫卯节点的滞回耗能能力,且提高程度随螺栓预拉应变的增大而增大,最大可提升3.9倍;所研发阻尼器可有效抑制节点拔榫量,且抑制作用随螺栓预拉应变的增大而显著提高。研究结果可为古建木构的科学加固提供技术借鉴。     

钢管混凝土柱-双面组合作用梁框架节点抗震性能试验研究

为了研究钢-混凝土双面组合作用梁框架节点的抗震性能,设计了3个钢-混凝土双面组合作用梁十字形框架节点和1个普通钢-混凝土单面组合作用梁十字形框架节点,并对其进行低周往复加载试验,对比分析其破坏模式、极限承载力、初始刚度、耗能能力、延性、刚度退化等抗震性能指标;通过改变下部混凝土板厚度和传力方式,研究下部混凝土板不同厚度和不同传力方式对双面组合作用梁力学性能的影响。结果表明:与普通钢-混凝土单面组合作用梁框架节点相比,钢-混凝土双面组合作用梁十字形框架节点具有更高的承载力和刚度,适用于荷载较大的结构,但在延性、刚度退化和耗能能力等方面无明显优势;下部混凝土板采用集中传力和均匀传力的方式对双面组合作用梁抗震性能的影响无明显区别;下部混凝土板采用预制法制作和螺栓连接更加方便、可靠。     

外包不锈钢中空夹层钢管混凝土柱耐火性能研究

为研究外包不锈钢中空夹层钢管混凝土柱的耐火性能,采用ABAQUS对该类组合构件的耐火极限进行了有限元分析。对比分析了外包不锈钢中空夹层钢管混凝土柱与普通外包碳素钢中空夹层钢管混凝土柱受火机理的不同。研究了截面直径、空心率、荷载比和材料强度对构件耐火极限的影响。研究结果表明:外包不锈钢中空夹层钢管混凝土柱比外包碳素钢中空夹层钢管混凝土柱具有更好的耐火性能;该类构件的耐火极限受截面直径和荷载比的影响较大,空心率和材料强度对构件的耐火极限也有一定影响。在参数分析基础上给出了外包不锈钢中空夹层钢管混凝土柱的抗火设计建议。     

传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能试验研究与承载力计算

为研究传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能,对传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁中节点和边节点进行低周反复加载试验,分析了双梁-柱节点的破坏特征及影响因素。研究结果表明：传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点的破坏模式主要是下梁与大柱形成的核心区（3区）发生剪切屈服,上梁、下梁与大柱所形成的区域（2区）发生压弯破坏,部分焊缝及其热影响区的母材开裂;轴压比为0.3试件的极限承载力均高于轴压比为0.6的节点试件;相同轴压比下中节点试件的承载力高于边节点试件。给出了节点核心区2区压弯承载力验算公式并推导了节点核心区3区抗剪承载力计算公式,经与试验结果相比较,吻合较好。     

T型钢连接梁柱节点抗火性能试验研究

为研究T型钢连接梁柱节点的抗火性能及破坏模式,使用垂直抗火试验炉,采用恒载升温方式,对4个十字形足尺钢框架T型钢半刚性节点进行抗火试验。试验主要考察T型钢厚度、高强螺栓直径和楼板等因素对节点抗火性能的影响。试验过程中对节点的温度发展和变形情况进行测量,并对钢梁的位移-时间曲线进行分析。结果表明:火灾下T型钢节点的破坏模式主要取决于T型钢和高强螺栓间的相对承载力,承载力相对弱的部分将先发生破坏;混凝土楼板可以较大幅度地提高节点的抗火性能,高强螺栓直径和T型钢壁厚对节点的抗火性能影响不显著;T型钢节点刚度和抗弯承载力在温度升高到500℃~650℃之前无明显变化,之后迅速下降。     

带开槽耗能板的自复位方钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究

针对自复位节点复位阶段抗力大的问题,提出了带开槽耗能板的自复位方钢管混凝土柱-钢梁节点。为研究节点的抗震性能和自复位性能,对5个足尺梁柱节点试件进行低周往复荷载试验,对其受力性能进行理论分析,建立节点的恢复力模型。结果表明:带开槽耗能板的自复位节点具有良好的耗能能力、承载能力和自复位性能,滞回曲线呈典型的“双旗帜”形。4.00%位移角时节点残余变形较小,除耗能板外其余部件均保持弹性,震后更换耗能板即可快速修复。节点的自复位性能随耗能板单个板条宽度的增大而降低,耗能能力随单个板条宽度的增大而提高;耗能板厚度和宽度越大,节点的耗能能力和承载力越强,自复位能力越弱;钢绞线初始预应力对节点的承载力、初始刚度和自复位能力均有显著影响,但对节点耗能能力影响很小。恢复力模型与试验结果吻合较好。     

PEC柱-异形钢梁框架中节点抗震性能试验研究

为研究PEC柱（partially encased concrete composite column）-型钢梁框架中节点破坏特征及抗震性能,完成了3个PEC柱-型钢梁中节点及1个钢框架梁柱中节点对比试件的低周往复加载试验。分析了试件中节点的破坏形态、滞回耗能、承载能力、延性性能、强度退化、刚度退化、节点域力学机理,研究了轴压比及梁截面变化对该类中节点抗震性能的影响。研究结果表明：PEC柱-型钢梁中节点滞回曲线呈纺锤形,具有钢框架节点的力学特性;型钢柱内部填充混凝土后试件初始刚度、承载力分别提升约40%、31.1%,且试件仍具有较好的延性性能及耗能能力;当轴压比试验值为0.25~0.35时,随着轴压比增加,试件承载力显著增加,延性性能有所下降,耗能能力则有所提升;试件均为梁弯曲破坏,损伤程度无明显变化。改变柱一侧梁的截面尺寸后,试件的承载能力、延性性能有一定提升,耗能能力、强度及刚度退化规律无明显影响,但PEC柱-变截面型钢梁中节点发生节点核心区剪切破坏,主要原因为改变柱一侧梁截面高度后,造成节点域输入剪力增大所致。按常规节点设计的变截面梁中节点不能满足\     

纸瓦楞-蜂窝复合夹层结构的跌落冲击缓冲性能研究

针对纸瓦楞与纸蜂窝的复合夹层结构在跌落冲击动态压缩条件下的缓冲防护性能,研究了纸蜂窝厚度对单面、双面复合形式的冲击加速度响应、变形特征和缓冲吸能特性的影响规律。结果表明,瓦楞夹层先压溃,其次是蜂窝夹层,而且较大的蜂窝厚度会引起纸蜂窝芯层的次坍塌行为。在相同冲击质量或冲击能量条件下,同一蜂窝厚度的单面复合夹层结构的单位体积吸能、比吸能和行程利用率较双面复合结构分别增加了7.94%、28.34%和8.47%,但总吸能较于双面复合结构降低了16.12%,单面复合夹层结构的缓冲吸能特性优于双面复合夹层结构,而双面复合夹层结构的抗冲击性能优于单面复合夹层结构。对于纸蜂窝厚度10 mm、15 mm、20 mm和25 mm的复合夹层结构,低冲击能量作用下蜂窝厚度的增加降低了结构的缓冲吸能特性,高冲击能量作用下蜂窝厚度的增加提高能量吸收能力。纸蜂窝厚度10 mm、15 mm、20 mm和25 mm的复合夹层结构的比吸能、单位体积吸能和行程利用率是蜂窝厚度70 mm的复合夹层结构的1倍～3倍,较低厚度的纸蜂窝更有利于复合夹层结构的缓冲吸能。