墙板内置无黏结支撑钢框架滞回性能数值模拟

为深入研究梁柱节点形式、加强方式等对墙板内置无黏结支撑钢框架结构滞回性能的影响,对3个结构试验进行了数值模拟。基于墙板内置支撑构件滞回性能的试验研究,确定出了体现往复作用下支撑钢材强化特性的参数取值.总体上,数值分析得到的结构滞回曲线、构件的屈服或局部屈曲机制等均与试验结果较一致,试验和模拟中支撑分别在层间侧移角约1/463~1/350和1/416~1/305范围内发生屈服,框架在1/50层间侧移角之前塑性发展较少,结构的延性和耗能能力良好,实现了结构1/50侧移角内主要利用支撑屈服耗能的设计意图.1/30侧移角内,框架承载力出现退化前,梁柱刚接结构的骨架曲线呈三折线,可分别由支撑和框架的两折线骨架曲线叠加得到;梁柱铰接的结构在破坏前骨架曲线呈双折线,框架塑性发展甚少.梁端补贴钢板加强后梁端塑性区外移,确保了梁柱刚接节点的强度和框架稳定耗能.人字形支撑铰接框架中一根支撑较早局部破坏后被撑梁大幅弯曲屈服,整个结构的抗侧承载力未出现退化.给出了采用梁、杆单元简化模拟墙板内置支撑钢框架结构滞回性能的方法.     

无粘结内藏钢板支撑剪力墙的墙板约束宽度分析

为了研究单斜无粘结内藏钢板支撑剪力墙中,墙板为限制支撑整体失稳所需的约束宽度,通过有限元分析,考察了构造参数的变化对墙板约束宽度的影响。这些参数包括混凝土墙板厚度,钢板支撑的长度、宽度、厚度及钢材屈服应力。结果表明,对于特定的支撑墙板,在墙板整体受弯开裂前,墙板约束宽度基本不变。同时,当其它构造参数相同时,仅变化支撑钢板的宽度、厚度及钢材屈服应力中的某一参数,墙板的约束宽度基本不变。约束宽度与支撑长度基本成正比,随墙板厚度的增大约束宽度逐渐减小;墙板整体受弯开裂后,随着支撑轴向压力的增加,墙板的约束宽度逐渐增大。     

防屈曲支撑、普通和特殊中心支撑钢框架结构抗震性能分析

基于考虑人字形防屈曲支撑屈服后超强和几乎不再对被撑梁提供竖向支点作用这两个因素,本文提出了采用该种支撑的钢框架结构的设计方法,并分别对采用普通及特殊中心支撑和防屈曲支撑的框架结构的抗震性能进行了对比分析.结果表明,虽然防屈曲和特殊中心支撑框架结构的层间侧移总体上大于普通中心支撑框架结构,但前者的基底剪力却大大低于后者.罕遇地震下,三种结构中的柱子基本保持弹性,普通和特殊中心支撑出现了大幅的平面外失稳,而防屈曲支撑在拉压作用下均进入屈服耗能.三种结构中被撑梁的最大挠度在支撑屈服或失稳前后分别出现在撑点两侧和撑点位置.屈服后的防屈曲支撑几乎不产生对被撑梁竖直向下的不平衡剪力,而失稳后的普通和特殊中心支撑则对被撑梁产生较大的不平衡剪力.     

木结构主次梁新型挂钩件连接节点的受力性能

为研究新型木结构主次梁新型金属挂钩件连接节点的受力机理,参照ASTM针对挂钩件的测试标准,进行了8个模型的竖向加载静力试验,得到了节点承载力与主、次梁相对变形曲线和2种典型破坏模式.建立了新型挂钩件节点的ABAQUS三维实体有限元模型,与试验结果和试验现象对照,验证了有限元模型的准确性.采用该模型对挂钩件节点进行参数分析,研究了挂钩件翼缘厚度和宽度对节点抗剪极限承载力和刚度的影响.对挂钩件节点进行详细受力分析,提出了该新型挂钩件节点的简化受力模型,推导了节点的极限承载力计算公式和破坏模式的判别方法,与试验结果吻合良好.     

K型、KK型间隙方钢管节点静力工作性能的试验研究

为研究多平面直接焊接方钢管节点性能,本文对6个K型和8个KK型直接焊接方钢管节点进行了静力试验研究。通过对节点破坏模式和极限承载力的分析,研究了几何参数(β、g)、支杆作用位置和空间作用对节点极限承载力的影响。采用ANSYS程序中四节点板壳单元对试验节点进行了弹塑性、大挠度有限元分析。将试验数据、CIDECT公式计算结果及有限元计算结果进行了比较。研究结果表明,采用ANSYS分析方钢管节点是可行的。空间作用对KK型方钢管节点承载力有明显的影响,支杆偏离弦杆纵向轴线作用使节点承载力有一定程度的提高。     

带竖缝钢筋混凝土剪力墙板的简化静力分析模型

带竖缝钢筋混凝土剪力墙板在弹性状态下有较大刚度,而在弹塑性状态下又有较好的延性,是一种抗震性能较好的结构单元。但由于缺少有效的分析模型,带竖缝钢筋混凝土剪力墙板在国内的工程应用很少。根据带竖缝钢筋混凝土剪力墙板的V-u曲线,按照侧向刚度相同的原则将之等效为偏心交叉支撑简化模型,并给出了简化模型的截面特性和材料本构关系曲线。通过算例统计分析给出了偏心距的取值范围及简化分析模型的适用范围。与更接近于实际墙板特性的等效带竖缝板模型的算例对比分析表明,在框架结构静力分析中采用简化模型模拟带竖缝钢筋混凝土剪力墙板是可行的。     

弦杆轴向压力作用下K型、KK型间隙方管节点静力工作性能的试验研究

对6个K型和7个KK型直接焊接方管节点进行了在弦杆轴向压力作用下的静力试验研究。通过对节点破坏模式和极限承载力的分析, 研究了支杆和弦杆宽度比、弦杆所受轴向压应力与弦杆屈服应力之比、支杆作用位置和空间作用对节点极限承载力的影响。采用ANSYS程序对试验节点进行了分析, 通过试验数据和有限元计算结果的比较, 证明采用ANSYS程序计算方管节点是可行的。     

防屈曲支撑钢框架结构中被撑柱抗震设计探讨

通过3个算例,对采用人字形和V字形的无粘结内藏钢板支撑剪力墙(即人字形和V字形防屈曲支撑)的防屈曲支撑钢框架结构的抗震性能进行分析。重点考察大震下,支撑的轴力分布和对被撑柱所受轴力的影响。分析表明,采用结构在一阶振型下的支撑轴力分布来设计被撑柱的做法,适用于多层的防屈曲支撑钢框架结构;而对于高层的防屈曲支撑钢框架结构,高振型影响较显著,上述设计方法对被撑柱的设计较保守,有必要考虑高振型参与下的支撑轴力分布来设计被撑柱。     

K型、KK型部分搭接方管节点极限承载力的对比分析

目的为了得到参数对应的K型、KK型部分搭接方管节点承载力对应关系,建立合理的KK型搭接方管节点承载力计算方法.方法采用ANSYS程序进行了93对K型、KK型部分搭接方管节点的弹塑性大挠度有限元分析.分析了管节点的塑性区扩展过程和破坏模式,比较了两种加载模式下节点的性能.研究了KK型节点和K型节点极限承载力之比(即空间作用系数)随节点几何参数的变化规律.结果通过多元线性回归,得到了体现主要几何参数影响的节点空间作用系数公式.将回归公式与有限元计算结果进行了对比分析,验证了公式有较好的精度.结论可以通过将K型部分搭接方管节点的极限承载力乘以空间作用系数得到参数对应的KK型节点的极限承载力.     

KK型搭接方管节点极限承载力的非线性有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS对KK型搭接方管节点进行了弹塑性大挠度分析,研究了方管节点的极限承载力和塑性区扩展过程,揭示了节点的破坏机理和破坏模式,获得了节点的极限承载力和极限承载力随着节点几何参数的变化规律。2种荷载工况下节点性能的对比分析结果表明,绝大多数节点的极限承载力和几何参数对节点极限承载力的影响规律基本相同。通过多元线性回归,得出了体现主要几何参数影响的节点极限承载力计算公式,将回归公式与有限元计算结果进行了对比分析,验证了公式具有较好的精度,可供工程设计参考应用。