隔板贯通箱形柱-箱形梁+H形钢梁异型节点强震灾变机理分析

对隔板贯通箱形柱-箱形梁+H形钢梁异型节点试验试件进行了数值模拟分析,对比研究了折线扩大头隔板贯通箱形柱-翼缘削弱箱形梁与H形钢梁异型节点和基本型异型节点在强震下的破坏模式、断裂风险区、节点区应变演化规律.结果表明,贯通隔板折线扩大头区形成塑性铰,节点域应变集中在上核心区.     

圆弧扩大头隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点抗震性能试验研究

对5个圆弧扩大头隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点和1个基本型异型节点进行低周往复循环加载试验,研究圆弧扩大头构造对隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点在强震时的破坏模式、承载力、塑性转角、滞回性能、骨架曲线、刚度退化和耗能性能等抗震性能的影响规律。试验结果显示,基本型异型节点在刚度较大、几何变化剧烈(应力集中严重)的大截面梁翼缘对接焊缝侧边开裂,节点的塑性转角约为0.015rad,达不到FEMA要求的0.03rad。圆弧扩大头异型节点在隔板圆弧扩大区形成塑性铰,节点的塑性转角达到0.033~0.044rad,承载力和耗能性能较基本型异型节点分别提高41.7%~53%和173%~500%。隔板圆弧扩大区屈曲、对接焊缝延性拉断、贯通式隔板与柱壁板间焊缝剪切破坏、梁腹板焊接孔开裂是圆弧扩大头异型节点的主要破坏模式。隔板圆弧扩大头构造和梁翼缘对接焊缝移至远离节点区的措施,缓和了节点区焊缝过于密集和焊接热影响区的交叉影响,规避了梁翼缘对接焊缝处的几何突变(应力集中)和过早脆断。此次试验的隔板贯通式箱形柱-H型钢梁异型节点,大截面梁均先于小截面梁断裂,且均未出现以往内隔板式节点试验中常见的柱壁板间焊缝撕裂现象。     

隔板贯通式箱形截面梁柱节点边梁抗震性能研究

对5个折线加强隔板贯通箱形柱-翼缘开孔箱形边梁框架子结构试件和1个常规隔板贯通箱形柱-箱形边梁框架子结构试件进行了低周往复加载试验,并进行了基于结构钢椭球面断裂模型及耦联的屈服模型的数值分析,对比研究了隔板折线加强和梁翼缘开孔构造对箱形边梁破坏模式、滞回性能、承载力、塑性转角、刚度退化、耗能性能的影响,以及梁端对接焊缝断裂和屈服的演化规律。结果表明:箱形边梁梁端荷载-位移的滞回性能稳定,贯通式隔板"割断"柱的构造对箱形边梁的抗震性能并无影响。常规试件在几何变化剧烈、应力集中严重的箱形梁翼缘对接焊缝处脆断,箱形梁的塑性转角约为0.01 rad;折线隔板加强试件在隔板末端形成塑性铰,极限荷载下箱形梁翼缘对接焊缝被拉断,呈延性破坏。折线隔板加强试件箱形梁的塑性转角可达0.025~0.035 rad,承载力和耗能能力较常规试件分别提高36.3%~62.9%和136%~272%。     

折线隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点抗震性能试验研究

通过对折线加强隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点和基本型异型节点试件进行低周往复加载试验,研究了隔板折线加强构造对节点破坏形态、承载力、塑性转角、滞回性能、骨架曲线、刚度退化和耗能等的影响。试验结果表明：基本型异型节点在刚度较大、几何尺寸变化较大的大截面梁翼缘对接焊缝侧边开裂,节点的塑性转角约为0.028 rad;隔板折线加强异型节点的主要破坏模式为隔板折线加强区形成塑性铰及延性拉断、梁腹板焊接孔开裂及梁翼缘对接焊缝断裂,其塑性转角可达0.034~0.057 rad,承载力和耗能能力较基本型异型节点分别提高16.5%~47.0%和21.2%~144.0%;隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点中,大截面梁先于小截面梁破坏,柱壁板间焊缝未发生撕裂破坏,轻骨料混凝土未发生压碎、拉裂、剥离或滑移破坏,节点的抗震性能主要受钢梁和隔板间焊缝破坏（而非轻骨料混凝土）的影响。     

隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点抗震性能试验

对圆弧加强隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点和基本型异形节点进行循环加载试验,研究了贯通隔板圆弧扩大头构造对异形节点抗震性能的影响,获得了该类节点的破坏模式、滞回性能、承载力和塑性转角等抗震性能参数。基于试验结果和力学分析,建议了异形节点域的抗弯、抗剪计算模型,推导了异形节点域的抗弯、抗剪承载力计算公式。结果表明:基本型异形节点滞回曲线劣化明显,节点在刚度较大、几何突变的箱形梁翼缘对接焊缝边缘脆断;隔板圆弧加强异形节点的滞回曲线饱满,承载能力和刚度退化不明显,主要破坏模式为在隔板圆弧加强区形成塑性铰,梁翼缘对接焊缝延性开裂;加载至节点破坏时,贯通隔板与柱壁板间焊缝未发生撕裂破坏,节点域内轻骨料混凝土未压碎或拉裂,轻骨料混凝土与隔板和柱壁板间未发生剥离或滑移;隔板圆弧加强异形节点的塑性转角可达0.038~0.056 rad,承载力较基本型异形节点提高21.5%~56.2%。     

圆弧扩大头和梁翼缘圆孔削弱型箱型中柱-H型钢梁节点循环加载试验研究

对1个隔板贯通式箱型中柱-H型钢梁常规节点和3个圆弧扩大头及梁翼缘圆孔削弱型节点进行了低周往复循环加载试验.试验结果表明,常规节点在梁翼缘对接焊缝处脆断,节点塑性转角约为0.016rad;圆弧扩大头及圆孔削弱型节点在梁翼缘圆孔削弱处断裂,裂纹起始于圆孔侧边,塑性转角较常规节点提高约19%,承载力较常规节点降低5.5%~9.4%,滞回曲线的包络面积(耗能性能)较常规节点约提高0.2%~9.0%.圆弧扩大头构造降低了梁翼缘对接焊缝的应力集中程度,避免了对接焊缝过早脆断;圆孔削弱构造促使梁削弱截面形成塑性铰.     

变截面方钢管轻骨料混凝土柱-H钢梁隔板贯通节点抗震性能试验研究

通过对变截面方钢管轻骨料混凝土柱-H钢梁圆弧扩大头隔板贯通节点和基本型节点进行低周往复加载试验,分析了该类节点的破坏形态、滞回性能、延性、承载力、刚度退化与耗能能力等。结果表明：隔板圆弧扩大头节点先在隔板圆弧扩大区形成塑性铰,随后梁腹板焊接孔开裂,梁翼缘对接焊缝延性拉断;基本型节点在梁翼缘对接焊缝侧边开裂,裂纹扩展迅速至脆断;隔板圆弧扩大头构造明显提高了节点延性和耗能能力,有效降低了节点区焊缝过于密集和焊接热影响区的交叉影响,避免了梁翼缘对接焊缝处的应力集中和过早脆断;隔板圆弧扩大头节点的承载力、塑性转角和耗能能力较基本型节点分别提高16.09%~22.25%、17.34%~63.94%和24.97%~44.32%;加载到节点破坏时,节点域和柱内轻骨料混凝土未发生压碎、剥离、拉裂或滑移破坏,说明该类节点的抗震性能主要受钢梁与隔板间焊缝影响。     

隔板贯通变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-箱梁节点抗震性能试验

对折线隔板贯通变截面方钢管轻骨料混凝土边柱-钢箱梁节点和基本型节点进行了循环加载试验,获得了节点的破坏模式、滞回曲线、塑性转角、耗能能力、节点域应变演化等抗震性能指标.结果 显示,上隔板与小截面柱间焊缝的剪应变远大于下隔板与大截面柱间焊缝;基本型节点在几何突变剧烈的梁翼缘对接焊缝侧边、梁腹板角焊缝端点及构造复杂的梁腹板...     

隔板贯通方钢管柱-H型钢梁异型节点强震突变机理分析

为研究隔板贯通方钢管柱-H型钢梁异型节点强震灾变机理和延性节点构造,对常规异型节点进行了低周往复循环加载试验和基于结构钢椭球面断裂模型及偶联的椭球面屈服模型的断裂分析.结果显示,常规异型节点在大截面梁翼缘对接焊缝边缘开裂,节点的塑性转角约为0.015rad,达不到FEMA要求的0.03rad.提出隔板圆弧扩大头节点构造并进行数值分析,结果表明,扩大头构造消除了对接焊缝沿梁翼缘宽度的几何突变,降低了对接焊缝的应力集中程度和脆断风险,塑性转角均达到了0.03rad,承载力较常规异型节点提高15.9%~39%.     

梁翼缘扩大头-圆孔削弱型内隔板式箱型柱-H型钢梁节点断裂分析

对1个内隔板式箱型柱-H型钢梁常规节点和3个梁翼缘扩大头-圆孔削弱型节点进行了循环加载试验,并进行了基于结构钢椭球面断裂模型及耦联的椭球面屈服模型的数值模拟和断裂分析.结果显示,常规节点裂纹起始于梁翼缘对接焊缝侧边,未能形成有效转动能力的塑性铰,节点的塑性转角约为0.02rad.梁翼缘扩大头-圆孔削弱型节点在圆孔削弱梁截面形成塑性铰,大孔侧边开裂风险较其他区域大,扩大头构造显著降低了对接焊缝的断裂风险.当内隔板与柱壁板间焊缝质量较好时,圆弧扩大头-圆孔削弱型节点的塑性转角可达到FEMA要求的0.03rad,承载力较常规节点提高39.8%~52.9%.     

钢箱梁和H梁翼缘三面围焊圆弧隔板贯通变截面箱形钢柱节点抗震性能试验

对钢箱梁和H梁翼缘三面围焊圆弧隔板贯通变截面箱形钢柱节点进行了循环加载试验,获得了该类节点的破坏模式、滞回曲线、承载力、塑性转角、耗能能力、节点域和关键部位的应变演化规律等抗震性能指标.试验结果显示:节点域柱壁板间焊缝、柱壁板与隔板焊缝开裂是该类节点的主要破坏模式;截面积较小的节点域上柱腹板剪应变远大于截面积较大的下柱腹板,节点域上柱壁板间焊缝先于下柱开裂,靠近箱梁侧柱壁板与隔板间焊缝先于H梁侧开裂;箱梁的滞回性能好于H梁,但承载力低于H梁;梁翼缘与贯通隔板采用三面围焊的连接方式,避免了以往的节点构造中狭窄的梁翼缘和宽大的隔板间对接焊缝过早开裂的问题.     

隔板贯通式圆钢管混凝土柱-翼缘削弱钢梁连接节点的参数分析

采用有限元软件ANSYS对隔板贯通式圆钢管混凝土柱-翼缘削弱钢梁连接节点的参数进行分析.在参照SAC推荐标准的基础上,验证隔板贯通式节点狗骨处参数的取值范围,并细化.结果表明:狗骨处的三个参数——削弱深度c、削弱端至焊缝的距离a和削弱长度b对节点的极限承载力的影响依次降低.当a=(0.5～0.65)b∫;b=(0.65...     

折线隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点破坏机理分析

对隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点试件进行了循环加载试验,并进行基于结构钢椭球面断裂模型及耦联的屈服模型和轻骨料混凝土二次曲面通用破坏面模型的数值模拟和破坏机理分析.数值分析结果表明:基本型异型节点梁翼缘对接焊缝侧边应力集中严重,断裂风险大;贯通隔板折线加强构造降低了梁翼缘对接焊缝处的应力集中程度和断裂风险,使屈服区形成于远离节点区的隔板折线加强段内;节点域内轻骨料混凝土的应力场未达到通用破坏面模型计算的强度值,未发生压碎、拉裂或滑移破坏.     

方钢管混凝土柱-钢梁节点承载力试验研究

基于隔板贯通节点在地震作用下的破坏调查结果,提出了一种改善钢梁翼缘与隔板连接处受力性能的新型节点--倒角放坡型隔板贯通节点。对7个十字形节点试件进行了静力拉伸试验,研究了隔板贯通式连接中方钢管混凝土柱与钢梁受拉翼缘的连接性能,分析了钢梁翼缘与隔板连接构造以及浇注孔直径、隔板厚度、钢管的宽厚比等参数对节点局部受拉承载力的影响,并将试验得到的承载力与规程公式计算结果进行了比较。研究结果表明:倒角放坡型隔板贯通节点具有较好的承载力和延性;影响节点承载力的主要因素是隔板的厚度、浇注孔径和钢管的宽厚比,在钢管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度;对于填充混凝土的试件,采用公式计算节点承载力偏于保守。     

方钢管柱-H型钢梁隔板贯通节点抗剪性能试验研究

为研究隔板与核心区钢管翼缘组成的钢框架对方钢管柱-H型钢梁隔板贯通节点抗剪承载力的影响,设计3个足尺十字形方钢管柱-H型钢梁隔板贯通节点并对其进行低周反复荷载试验,变化参数为节点核心区钢管翼缘厚度。试验结果表明,钢框架体系对节点抗剪承载力的影响有限。     

梁翼缘、腹板开孔方钢管混凝土柱-H型钢梁节点力学性能试验研究

为研究梁翼缘、腹板开孔构造对方钢管混凝土柱-H型钢梁节点破坏模式的影响,对6个方钢管混凝土柱-H型钢梁节点（1个常规节点和5个开孔节点）进行了低周循环加载试验。试验结果表明：按现行规范设计的方钢管混凝土柱-H型钢梁常规节点在梁翼缘对接焊缝处脆性断裂,节点的塑性转角不能满足临时指南FEMA的要求;合理的梁翼缘和腹板开孔构造,显著减缓了方钢管混凝土柱-H型钢梁节点梁翼缘对接焊缝的应力集中,梁削弱截面形成塑性铰,节点塑性转角达到0.03 rad,满足了临时指南FEMA的要求;其滞回性能稳定,承载力和常规节点相当;内隔板与柱壁板间焊缝质量较差的节点在试验中发生柱壁外鼓、柱壁间焊缝撕裂,节点延性和承载力明显下降。     

梁端翼缘削弱型节点空间钢框架抗震性能试验研究

为研究梁端翼缘削弱型节点钢框架的抗震性能,设计钢框架试验加载装置,进行1∶3缩尺比例的2榀2层1跨梁端翼缘削弱型节点空间钢框架的低周往复荷载试验,研究其受力特点及破坏形态,对模型框架结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、承载力退化、塑性耗能能力等抗震性能进行分析。试验结果表明:空间钢框架的8个梁端翼缘削弱型节点塑性铰均外移至圆弧削弱区域,所有节点的梁柱连接焊缝均未出现裂缝,荷载-位移滞回曲线饱满,破坏时结构位移延性系数介于3.05~3.82之间,等效黏滞阻尼系数介于0.34~0.41之间,弹塑性极限位移层间转角介于0.035 5~0.044 5 rad之间。钢框架梁柱连接采用圆弧削弱型节点可使梁端应力平缓过渡,避免梁柱连接焊缝处产生应力集中现象,钢框架塑性内力重分布后对圆弧削弱型节点的耗能性能没有明显影响。圆弧削弱型节点在钢框架中表现出较好的延性性能,提高了钢框架整体结构的抗震性能及塑性耗能能力。     

足尺钢梁柱刚性连接节点抗震性能试验研究

通过10个不同连接构造的足尺钢梁柱刚性连接节点的试验,研究了标准栓焊连接节点、标准全焊连接节点、梁翼缘加强型节点、梁翼缘局部削弱型节点以及梁贯通型节点在梁端往复荷载作用下的破坏过程、破坏形态、承载力和塑性变形能力等抗震性能。试验结果表明,梁翼缘局部切割削弱和梁翼缘加盖板节点的梁的极限塑性转角大于0.03,梁贯通型节点、梁下翼缘加腋节点和梁翼缘打孔节点的梁的极限塑性转角大于0.02,其余类型节点的都小于0.02。对实测的梁翼缘和腹板的应力分布的分析表明,梁根部翼缘处于三向应力状态,是其脆性断裂破坏的原因之一。建议钢框架梁柱连接优先采用梁翼缘加梯形盖板节点和梁下翼缘加腋节点。     

翼缘削弱型节点空间钢框架在低周反复荷载

为研究翼缘削弱型节点空间钢框架在低周反复荷载作用下的抗震性能,采用有限元分析软件ABAQUS对普通节点和翼缘削弱型节点的空间钢框架模型进行有限元模拟,对2种钢框架模型的破坏形式、承载力、滞回性能、耗能能力、强度及刚度退化性能等进行了对比分析。结果表明:翼缘削弱型节点可使梁端塑性铰外移至梁端翼缘削弱处,避免梁端焊缝处应力集中导致脆性破坏;翼缘削弱型节点等效粘滞阻尼系数与普通节点空间钢框架相比有明显的提高,进入屈服阶段后由于应力重分布,其刚度及承载力退化速度较普通节点空间钢框架慢,翼缘削弱型节点钢框架具有梁铰延性破坏机制,抗震性能较好。     

翼缘削弱型节点空间钢框架在低周反复荷载作用下的抗震性能

为研究翼缘削弱型节点空间钢框架在低周反复荷载作用下的抗震性能,采用有限元分析软件ABAQUS对普通节点和翼缘削弱型节点的空间钢框架模型进行有限元模拟,对2种钢框架模型的破坏形式、承载力、滞回性能、耗能能力、强度及刚度退化性能等进行了对比分析。结果表明:翼缘削弱型节点可使梁端塑性铰外移至梁端翼缘削弱处,避免梁端焊缝处应力集中导致脆性破坏;翼缘削弱型节点等效粘滞阻尼系数与普通节点空间钢框架相比有明显的提高,进入屈服阶段后由于应力重分布,其刚度及承载力退化速度较普通节点空间钢框架慢,翼缘削弱型节点钢框架具有梁铰延性破坏机制,抗震性能较好。