基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法

为了准确、高效地评估输电塔半刚性节点的力学特性,提出了一种基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法,通过引入代理模型方法近似半刚性节点几何尺寸与极限抗弯承载力、初始转动刚度之间的函数关系,建立具有较高精度的预测模型,进而结合Kish-Chen幂函数模型拟合输电塔半刚性节点的弯矩-转角曲线。结果表明,提出的基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法能减少实验和数值模拟的成本,较好地模拟输电塔半刚性节点实际受力-变形情况,为输电塔半刚性节点的工程设计和理论研究提供了参考。

钢结构半刚性节点非线性抗弯刚度在设计软件中的实现方法

目前,常用设计软件只能将梁柱节点定义为完全铰接或者完全刚接,无法直接指定节点的非线性刚度,不能快捷地对梁柱半刚性节点钢结构进行整体分析。为提高设计效率,在基于通用有限元软件ANSYS整体分析结果的基础上,选取国内常用的钢结构设计软件Midas Gen及3D3S,采用建立弹性连接并赋予其非线性刚度的方式,模拟梁柱节点半刚性连接特性,对一单榀三层框架结构进行了非线性分析,并提出了相应的修正方法。修正后的结果表明:采用本文提供的方法,Midas Gen及3D3S的计算结果与ANSYS误差均较小,可用于结构设计。同时,采用本方法可快捷地对梁截面进行修改验算,完成合适的内力调幅,提高结构经济性。

基于四点弯曲力学模型的半刚性节点弹性转动刚度研究

半刚性节点的弹性转动刚度对单层网壳整体稳定承载力分析的准确性至关重要。四点弯曲试验是广泛应用于获取半刚性节点力学性能的测试方法,但存在转角测量误差较大的缺陷。本文首先利用能量法原理和挠曲线微分方程,推导出基于四点弯曲力学模型的半刚性节点转角和位移关系的理论公式,进而得到半刚性节点弹性转动刚度公式;随后,利用理论公式将四点弯曲试验测得的荷载-位移曲线转化为节点弯矩-转角曲线(即公式曲线),并与试验直接测得的节点弯矩-转角曲线(即试验曲线)进行对比。结果表明,本文提出的理论公式能够准确的根据荷载-位移曲线计算出弯矩-转角曲线,用位移测量替代转角测量,从而准确计算半刚性节点的弹性转动刚度值,为单层网壳稳定承载力分析时考虑节点的弹性转动刚度提供了依据。

钢结构半刚性节点的数值模拟与试验分析

高强螺栓端板连接节点,以其施工方便、抗震性能好,而在多高层钢框架结构中得到推广使用.因该类节点为半刚性,受力性能复杂,而目前国内规范对此类节点的设计方法缺乏具体的规定,从而限制了其广泛应用.本文通过数值模拟和试验方法,研究了两类螺栓端板连接节点的承载性能和刚度特征,得到了节点的弯矩-转角曲线,数值模拟与试验结果吻合较好,从而为这种节点的设计与应用提供参考.

半刚性节点钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构试验研究

钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构(SRCW)弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用较为经济的半刚性节点提供了可能。为了研究该结构体系的滞回性能和传力机理,对一榀1/3比例采用半刚性节点的SRCW结构进行水平循环加载试验,从整体性能、局部性能和传力机理三个方面对试件结构进行分析评价。结果表明:该结构拥有多重侧向力传递途径,因而具有较高的侧向承载力和强度储备,其侧向极限承载力为设计承载力的3.11倍;结构表现出良好的延性和耗能能力;栓钉的强度、数量和位置都直接影响到结构的各个性能指标;钢框架承担80%～100%的倾覆弯矩,剪力墙承担80%～90%的侧向力;节点刚度不宜过大,采用半刚性节点是合理的,并在此基础上提出了设计建议。

半刚性节点单层球面网壳的弹塑性稳定性分析

为了研究半刚性节点单层球面网壳的稳定性能,提出其适用的分析方法,利用大型有限元软件ANSYS建立螺栓球节点的实体模拟方法和半刚性节点单层球面网壳的数值模型.通过试验数据与数值分析结果的比较,证明方法的可行性,进而模拟工程中常用的螺栓球节点,求得其弯曲刚度,对30 m跨度的螺栓球节点单层球面网壳进行稳定性分析.结果表明:节点的弯曲刚度不同时,网壳的稳定性能及其失稳模态变化明显;节点的扭转刚度和节点域不同时,网壳的稳定性能基本没有变化;荷载分布不同时,网壳的稳定性能发生改变.节点的弯曲刚度和不同的荷载分布形式是影响单层半刚性球面网壳稳定性能的重要因素.

碗式半刚性节点网壳弹塑性稳定分析

碗式节点(Socket-joint)具有一定的抗弯承载力,是一种典型的半刚性节点,也是一种新型的大跨空间结构节点形式.为能够较准确地得出碗式节点的弯矩-转角曲线,使用有限元软件ANSYS对其进行数值模拟,研究了碗式节点的弯曲刚度特征,得到节点的弯矩-转角曲线.在此基础上,研究了40m的K8型半刚性节点的单层球面网壳的弹塑性稳定性能,分析了网壳在矢跨比,节点的弯曲刚度,网壳分频数等参数变化的情况下,网壳极限承载力的变化规律.通过参数分析,较为全面掌握了碗式半刚性节点单层球面网壳的稳定性能.

半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构的数值分析

为了研究半刚性节点钢框架-加劲钢板剪力墙结构体系的抗震性能和传力机理,模拟实际框剪结构的底部两层,对一榀单跨两层1/3缩尺半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行了抗震拟静力试验研究,在试验模型的基础上,建立了非线性有限元模型,并验证了模型的有效性.考虑影响结构抗震性能的4个主要因素:节点刚度、剪力墙厚度、框架柱的刚度、肋板刚度比,进行了4个系列16个有限元模型的变参数分析.结果表明:降低节点刚度有利于提高结构的延性和耗能能力;增加柱的刚度和肋板厚度可提高结构的初始刚度、承载力和延性性能;增加内填墙板的厚度,将降低试件的延性性能;内填墙板在加载初期非常有效,承担70%～85%的水平剪力,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据.

半刚性节点单层球面网壳结构的抗震性能及其设计方法

由单根或多根螺栓现场拼装而成的半刚性节点单层球面网壳逐渐受到工程设计人员及一些学者的关注。这种节点具有一定的弯曲刚度和扭转刚度,是介于刚接和铰接节点之间的一种半刚性节点。利用文献中的弯矩-转角曲线对凯威特型半刚性螺栓球节点单层球面网壳的抗震性能进行了较为系统的分析,包括其自振特性及杆件地震内力系数随矢跨比、跨度、屋面质量、杆件截面、地震动、节点弯曲刚度等参数的变化规律;通过大规模参数分析,采用基于包络响应的地震内力系数统计方法,给出凯威特型半刚性节点单层球面网壳考虑杆件弯矩影响的地震内力系数取值;提出基于地震内力调整系数的凯威特型半刚性节点单层球面网壳的实用抗震设计方法,可为工程设计提供参考。

半刚性节点初始刚度的组件式计算模型

为了简便、准确地模拟半刚性梁柱节点的力学性状,在欧洲规范(EuroCode3)组件方法的基础上,建立各种荷载模式下T型件的组件式模型,并通过将梁柱半刚性节点等效为一系列T型件的组合,建立由一系列等效弹簧与杆件组成的半刚性梁柱节点的组件式计算模型.与EuroCode3相比,该方法的特点在于以T型件为基本分析单元,采用单个弹簧代替多个弹簧来模拟每个T型件.结果表明,T型件的拉力-位移关系曲线与精细数值计算、试验成果吻合良好,且计算的梁柱节点初始刚度、弯矩-转角关系曲线与试验值很接近,验证了本文方法的正确性.

钢框架梁柱半刚性节点在循环荷载作用下的试验研究

介绍了钢框架梁柱采用梁端外伸端板与柱翼缘之间高强螺栓连接的半刚性节点在循环往复荷载作用下的试验过程和结果。分析了 4种不同形式节点的承载能力和延性特征。依据试验结果 ,对半刚性节点提出了增加节点延性、防止脆性破坏的构造措施 ,为钢框架梁柱半刚性节点的设计提供了试验依据。

钢框架不同型式梁柱半刚性节点滞回性能试验研究

半刚性连接兼有刚性和铰支连接的长处,可增加结构的阻尼,延长周期,减小震幅,从而降低震害.但是目前国内规范对半刚性连接节点还没有具体的规定.通过不同构造形式的角钢连接半刚性节点在反复荷载历程下的破坏试验,对节点约束关系、滞回性能、破坏模式和承载能力的研究及对比分析,得到半刚性连接具有良好的延性,且柱轴力、孔洞、角钢等对连接性能有比较明显的影响.

半刚性节点单层球面网壳抗震性能

为了研究由多根螺栓现场拼装而成的半刚性节点单层球面网壳的抗震性能及其抗震设计方法,利用节点的弯矩-转角曲线对凯威特型螺栓球节点单层球面网壳的抗震性能进行了较为系统的分析,包括其自振特性及杆件地震内力系数随矢跨比、跨度、屋面质量、杆件截面、地震波、节点弯曲刚度等参数的变化规律,通过大规模参数分析,给出半刚性节点单层球面网壳的地震内力系数取值,提出基于地震内力调整系数的半刚性节点单层球面网壳的实用抗震设计方法.

半刚性节点网壳结构研究进展及关键问题

装配式节点通常采用单根或多根螺栓与构件连接,往往具有一定的半刚性特性。但目前,由于对装配式节点认识不足,在装配式网壳结构分析和设计时,通常假定其节点连接为铰接;然而,通过研究发现实际装配式节点具有较好的半刚性性能;为适应实际工程所研发的新型装配式半刚性节点具有刚度更大、更加高效等优点,可应用于更大跨度的单层网壳结构中。半刚性节点网壳结构具有广阔的应用前景,针对半刚性节点及其网壳性能的研究逐渐成为建筑结构领域的热点研究课题之一。该文综述了国内外半刚性节点及半刚性节点单层网壳结构的现有研究成果以及尚需深入研究的主要问题。文献分析表明,目前针对半刚性节点及半刚性节点网壳结构静力性能的研究已取得一定的成果。然而,关于空间半刚性节点在复杂荷载作用下节点抗弯性能、空间半刚性节点耗能性能、适用于更大跨度的新型空间节点研发、半刚性节点网壳结构动力稳定性等方面有必要进行更多更深入的试验和理论研究,以推动半刚性节点单层网壳结构的实际工程应用。

半刚性节点框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究半刚性节点框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,通过一榀1:3比例单跨3层半刚性节点框架-钢板剪力墙的拟静力试验,研究了半刚性框架与墙体的相互影响,探究了结构的破坏顺序和破坏模式,分析了结构的承载力,刚度,耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明:该结构具有良好的耗能能力,半刚性节点框架和墙板协同工作良好,结构的破坏顺序为内嵌钢板屈曲、屈服—边缘构件屈服—内嵌钢板撕裂—边缘构件屈曲—节点转动—边缘构件弯扭失稳、节点塑性破坏.

钢结构半刚性节点连接试验与性能分析

针对钢框架梁柱半刚性节点连接受力复杂、强度及刚度影响因素多等问题,通过四种不同类型半刚性连接节点在荷载作用下的试验过程和结果,分析了半刚性节点连接的分类、承载力和延性性能。提出防止节点脆性破坏、提高延性性能、设计理想的抗震节点的有关构造措施,为钢结构半刚性节点连接的设计与应用提供试验依据。

具有半刚性节点性质的平面刚架弹簧单元的研究

联合应用力法与逐段刚化法推导出具有半刚性节点性质的弹簧节点梁单元和平面刚架弹簧单元的单元刚度方程.该方法具有物理概念清楚,推导过程简便、巧妙的特点.本文所建立的弹簧节点梁单元和平面刚架弹簧单元可以应用在具有半刚性节点性质的工程结构的承载力分析与计算中.

角钢连接半刚性节点的非线性有限元分析

对采用带双腹板角钢、顶底角钢连接的半刚性钢梁柱连接节点进行了三维非线性有限元分析。在与试验数据对比的基础上,对影响该连接性能的主要参数如螺栓直径、螺栓预拉力、摩擦系数、角钢厚度等因素进行了分析,得到了其弯矩转角曲线。

钢管混凝土半刚性节点有限元建模方法的研究

该文建立了矩形钢管混凝土半刚性连接节点———双T板(DST)节点的三维非线性有限元计算模型,并考察了轴压比、材料性能、构件尺寸等因素变化对其滞回性能、强度刚度退化及延性等受力性能的影响。分析结果表明,有限元模型计算结果与试验结果吻合良好,从而验证了模型的正确性。根据分析结果,给出了节点构造的改进意见。

门式刚架中半刚性节点的性能探讨

门式刚架中普遍采用的端板类连接是典型的半刚性节点连接,在介绍各国规范有关端板连接的设计规定和研究现状的基础上,采用转动弹簧来模拟端板连接节点的半刚性,利用ANSYS软件对半刚接门式刚架进行了非线性有限元分析,探讨了半刚性节点对门式刚架内力和位移的影响.算例表明,端板半刚性连接对门式刚架的内力和位移有较大影响.建议在设计中应采取相应措施,考虑节点半刚性的不利影响.