门式刚架轻型房屋钢结构端板连接的有限元与试验分析

结合门式刚架轻型房屋钢结构中普遍应用的端板连接方式 ,本文对梁柱节点和梁拼接节点进行了试验和有限元分析 ,对外伸式端板连接的承载力和转动刚度特性进行了研究 ,讨论了我国现行规范关于外伸式端板连接的设计方法中存在的问题 ,同时给出了改进建议 ,特别是提出了在建立钢结构节点刚度分类标准方面应该注意的问题。根据比较分析的结果 ,本文还提出了一种新的外伸式端板连接螺栓拉力分布模型及相应的设计方法 ,试验证明 ,该方法在保证安全可靠的前提下 ,能够更好地符合螺栓端板连接的实际受力状态 ,发挥螺栓和端板的承载能力     

多层钢框架中梁柱端板连接的强度和刚度

端板连接的构造特点决定了其在具有较强承载能力的同时还具有一定的柔性,有别于传统的刚接和铰接。针对这一现象,本文论述了多层钢框架结构中梁柱端板连接的强度和刚度问题,包括连接的构造形式、端板和螺栓的计算方法、节点域柱腹板的受力状态以及加劲肋的作用,根据端板连接的简化力学模型提出了确定连接极限承载力和转动刚度的方法,其中转动刚度主要与节点域剪切刚度和端板抗弯刚度有关。最后,结合连接的荷载.位移曲线特点推导出单向加载和循环加载下连接的简化弯矩转角关系,并与相关数据结果作了对比验证,该方法简单实用且比较准确,可供结构计算和节点设计参考。     

火灾中外伸端板节点的弹簧模型和试验研究

为得到外伸端板节点的抗火性能,采用火灾试验炉对4个足尺H型钢进行了火灾行为的研究。从试验中得到了外伸端板节点试件的破坏特征和破坏模式。通过比较有无加劲肋以及不同厚度的端板的节点的抗火能力,分析了加劲肋和端板厚度对节点抗火能力的影响。此外,还描述了弹簧模型,用于预测外伸端板钢节点在高温下的性能。节点构成被认为由预先设定力学性能的弹簧构成,例如,刚度和强度。高温下的节点响应可以通过汇集构成、刚度和强度来预测,而刚度和强度的下降由中国现行的钢结构火灾安全技术规范建议的升温过程来设定。结果表明,模型计算结果与试验数据很吻合。     

梁柱端板连接节点的初始刚度计算

将节点分为受弯端板、受弯柱翼缘和受剪节点域三类组件,分别计算各组件的初始刚度并将其进行组装,提出了端板连接节点初始刚度的理论计算方法。该方法考虑了端板有加劲肋、无加劲肋两种构造形式,考虑了螺栓预拉力对节点刚度的影响,考虑了柱翼缘对节点域刚度的贡献,通过与试验和有限元结果对比表明该方法具有足够的精度,可用于节点刚性的判断。最后利用理论方法对按照现行规范设计的端板连接节点刚性进行了初步评价,并讨论了端板加劲肋的影响。     

扩孔型端板连接新型钢结构节点恢复力模型

建立了一种采用扩孔连接的新型钢结构端板节点恢复力模型。首先在分析节点试验滞回曲线规律的前提下,将节点滞回曲线分解为弹性段、滑移段和滑移承压段三个不同的简化模型,并提出相应的滞回规则;然后应用数值分析与拟合等方法确定了简化滞回模型中的各关键特征参数,并结合已有的骨架曲线模型建立了该新型节点的恢复力模型。通过与试验滞回曲线的对比,验证了新型节点恢复力模型的准确性。该恢复力模型计算简单、滞回规则清晰,可为扩孔型端板连接新型钢结构节点在地震区的应用提供理论依据。     

端板连接钢框架抗震及抗风作用分析

钢结构端板连接在国外工程设计中比较常见,且在国内也逐渐开始采用。但国内规范并没有针对性的设计指导和规定。本文对中国成达工程公司所承担的外包项目的高层钢结构框架实例,采用端板连接结点形式,基于欧洲规范和国内规范的要求,进行了在横向作用下的动力时程和静力分析,并提出一些设计建议。     

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18mm增加到24mm,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。     

轻型门式刚架梁柱连接如何设计成刚性节点

CECS 102∶2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》的诸多规定,是以梁和柱刚性连接为基础的。但规程内容对此缺少明确指示,以致有些设计的连接节点刚度不足,从而使结构的可靠度下降。同时,近年来的研究工作表明,规程所推荐的端板螺栓连接必须采取有效措施才能满足刚性节点的要求。在实际工作中,必须有适当的准则来衡量节点转动刚度是否合格。采用欧盟设计规范EC3规定的准则,结合算例进行分析,表明加厚节点域腹板、设置斜加劲肋和增大端板厚度都可以实现刚性节点。另一方面,采用上翼缘拼接板比CECS 102∶2002推荐的构造方案更为有效。最后提出设计建议供修订CECS 102∶2002规程参考。     

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。     

对中日美规范中梁柱端板连接的计算方法比较

针对高强螺栓端板连接这一钢结构中常用的连接形式，介绍了中，日、美三国规范对它所作的假定，计算模型及计算方法并进行了比较分析。