新型钢管混凝土梁柱节点力学性能试验研究

为研究内加强环式圆钢管混凝土柱与矩形钢管混凝土梁这种新型连接节点的力学性能,设计了缩尺钢管混凝土梁柱节点试件,开展了相同梁柱节点试件的静力加载试验和低周往复加载试验。通过研究该节点试件的破坏模式、荷载-位移曲线以及拟静力加载试验的骨架曲线、核心区剪切变形等,分析了节点试件的承载能力、延性和耗能能力,全面考察了同一梁柱节点在静力加载和低周往复加载两种工况下的受力性能和破坏模式。结果表明:钢管混凝土梁柱节点试件核心区强度较强,破坏模式主要为梁端破坏,低周往复加载试验时试件梁柱连接处附近的梁端钢板发生拉裂破坏和钢板鼓曲,静力加载试验时试件梁端焊缝发生拉裂破坏;试件延性较好,加载过程中经历了弹性、弹塑性和塑性发展阶段。最后提出了该类钢管混凝土梁柱节点核心区的抗剪强度计算公式。

新型装配式梁柱节点有限元参数分析

提出了一种装配式梁柱节点新形式,带悬臂梁段的框架柱与框架梁进行拼接,通过L形角钢进行节点加强,形成全螺栓装配式节点。为研究该节点的力学性能,以前期试验作为研究基础,对带悬臂梁段拼接的装配式新型梁柱节点采用ABAQUS软件进行参数分析。首先建立装配式梁柱节点的足尺试验模型,与试验结果进行对比验证;然后,对带悬臂梁段拼接节点进行参数化分析并且考虑加劲肋数量、横板厚度、耳板厚度、L形角钢长度和翼缘螺栓数量的因素,得到不同参数下节点的力学性能。

单边螺栓T型钢连接梁柱节点地震损伤性能评估

随着装配式钢结构在建筑工程领域的应用日益广泛,单边螺栓连接作为一种高效、便捷的连接方式,逐渐受到业界的青睐。H型钢梁、方钢管柱通过T型钢连接件和单边螺栓连接技术形成新型装配式钢框架结构,梁柱节点作为整个框架体系的核心,其抗震性能对整体结构的影响至关重要。为评估单边螺栓T型钢连接梁柱节点在地震过程中的损伤情况,开展了4种不同刚度单边螺栓T型钢连接梁柱节点的拟静力试验。通过试验,获得了单边螺栓T型钢连接梁柱节点的破坏模式、滞回性能和初始转动刚度,分析了不同刚度的T型钢连接件对梁柱节点的破坏模式、抗弯承载能力和转动刚度退化的影响。采用考虑残余变形累积损伤修正的Park-Ang损伤指数模型研究了试验中节点的损伤演化规律,结果表明:所提出的地震损伤模型能够较好地反映单边螺栓T型钢连接梁柱节点的损伤演化过程与破坏程度,为该类梁柱连接节点的优化设计和安全评估提供了理论依据和实践经验。

开槽侧板加强型连接梁柱节点子结构抗连续倒塌性能研究

为了优化侧板加强型节点的抗连续倒塌性能,提出了一种开槽侧板加强型梁柱连接节点形式。通过静力加载试验,得到了新型节点子结构的破坏模式、竖向抗力发展机制、应变分布、延性水平和动力承载力等。试验结果表明:钢梁翼缘在盖板附近首先开裂并向腹板外排螺栓中部延伸贯穿,导致竖向承载力快速下降为峰值荷载的20%左右。相比传统侧板加强型和圆弧扩盖板型梁柱节点,新型节点的峰值承载力分别提高了62.1%和19.6%,塑性弦转角分别提高了203.6%和25.8%。通过有限元分析得到了试件的断裂路径发展过程,进一步地通过参数化分析发现:扩大过焊孔构造对改善峰值后塑性弦转角及残余强度提升无明显作用;随着螺栓群远离钢梁翼缘起始断裂位置,最小残余强度比不断增大,但峰值后塑性弦转角呈先增大后减小的趋势;当螺栓群内移45mm时,峰值后塑性弦转角及最小残余强度比分别达到0.149rad和0.88,提高了38.2%和200.8%。

螺栓连接装配式梁柱节点抗火性能分析

目的研究一种新型螺栓连接装配式梁柱节点抗火性能,分析其高温下应力分布规律及破坏形式,为螺栓连接装配式梁柱节点抗火设计提供理论依据。方法采用ABAQUS有限元分析软件建立螺栓连接装配式梁柱节点模型,并采用顺序热力耦合方法对不同工况下螺栓连接装配式梁柱节点进行数值模拟;探讨梁端荷载比、混凝土保护层厚度以及受火方式等因素对螺栓连接装配式梁柱节点抗火性能影响。结果当混凝土保护层厚度由25 mm增加到30 mm时,节点耐火极限小幅增加;当混凝土保护层厚度由30 mm增加到35 mm时,节点耐火极限增加显著;与四面受火相比,三面受火时节点梁端位移受梁端荷载比、混凝土保护层厚度等参数的影响更明显;当梁端荷载比由0.7减小到0.5时,节点耐火极限增加了61%~68%;当混凝土保护层厚度由25 mm增加到35 mm时,节点耐火极限增加了10%~20%。结论节点耐火极限主要受节点区域内梁构件耐火极限影响;当梁端荷载比增加时,节点耐火极限减小;三面受火时节点耐火极限明显大于四面受火时节点耐火极限,故对梁上表面进行隔火处理可大幅度提升节点的耐火极限。

嵌入式H型钢梁柱节点受力性能研究

为解决传统标准梁柱节点施工复杂、节点强度低等一系列问题,提出一种嵌入式H型钢梁柱节点结构形式,并设计4个梁柱节点试件(1个标准现浇梁柱节点试件,3个嵌入式H型钢梁柱节点试件)进行试验研究,设置型钢翼缘宽度、剪跨比为主要参数,对4个试件的破坏形态、承载力、变形能力进行对比分析。结果表明:嵌入式H型钢梁柱节点试件的节点核心区柱端混凝土裂缝较少,裂缝分布和破坏位置基本上发生于梁端,充分满足了“强柱弱梁”的设计要求;相较于标准现浇梁柱节点试件,嵌入式H型钢梁柱节点试件峰值承载力、极限承载力、变形能力均显著提高,当型钢翼缘加宽时,试件峰值承载力和极限承载力提升较为有限,当剪跨比大于2.7时,承载力将会明显降低。

混凝土梁柱节点带锚固板钢筋锚固性能试验研究

为研究混凝土梁柱节点带锚固板钢筋锚固性能,共设计33个满足现行规范构造要求的拟梁柱节点试件,通过静载试验分析混凝土强度、锚固长度、锚固板尺寸、箍筋间距等参数对带锚固板钢筋锚固承载力的影响;通过拟合试验数据得到带锚固板钢筋锚固力经验公式,提出带锚固板钢筋锚固长度设计建议,并基于试验数据库对建议公式以及中国规范公式进行了统计分析。结果表明:混凝土强度、钢筋锚固长度和锚固板面积对带锚固板钢筋锚固承载力有较大的影响,而承载力对箍筋间距不是很敏感;锚固板分担的锚固力占总锚固力的70%以上,中国规范对锚固板分担占比的规定偏小,对锚固长度的规定偏于不安全;建议现浇框架中间层梁柱角节点带锚固板钢筋的锚固长度调整为0.45 l_(ab)(l_(ab)为中国规范的基本锚固长度),中间层梁柱边节点的锚固长度可不作调整。

高强螺栓工字钢连接混凝土梁柱节点的抗震性能研究

目的提出一种以高强螺栓工字钢连接混凝土梁柱节点的连接方法,研究该节点抗震性能,为工程设计提供依据。方法采用ABAQUS有限元软件模拟节点的受力过程,研究后浇混凝土强度、节点区长度、工字钢翼缘厚度等参数对节点抗震性能的影响。结果与现浇结构相比,新型节点承载能力更高,其屈服荷载和峰值荷载相较于现浇试件的屈服荷载和峰值荷载分别提升2.08倍和2.64倍;提高后浇混凝土强度等级、增加节点区的长度对承载能力影响较小;提高工字钢翼缘厚度、工字钢屈服强度,节点的承载能力提高较明显。结论采用高强螺栓工字钢连接混凝土梁柱节点的连接结构满足承载力要求,且工字钢翼缘厚度、工字钢屈服强度对结构的承载能力影响较大。

带非对称摩擦连接的RCS梁柱节点抗震性能与构造参数研究

基于非对称摩擦连接(AFC)的耗能特点,提出了一种新型的钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)梁柱节点,对3组采用AFC连接的RCS梁柱节点进行往复加载试验,考虑了螺栓预紧力、摩擦垫片材料等构造因素对节点抗震性能的影响.结果表明:3组带摩擦连接RCS试件均为梁铰机制破坏,满足“强节点,弱构件”的抗震设计要求;3组试件的滞回曲线具有明显的双平台耗能,滞回曲线饱满稳定,有利于实现两阶抗震设防目标;耐磨钢材料与黄铜材料的两组试件的承载力相近,滞回曲线特征相似,都具有良好的耗能能力;随着螺栓预紧力的增加,试件获得的承载力、刚度也随之大,耗能能力得到了提升,在实际应用中,可通过合理控制预紧力来满足预期所需的滑移荷载与耗能能力.

装配式混凝土梁柱节点连接形式研究进展

装配式混凝土结构的发展是建筑行业转型升级路上的重要一环,而梁柱节点是装配式框架体系的关键部分。预制梁、柱的连接根据是否二次浇筑混凝土可分为湿式连接和干式连接。以连接形式为切入点,对国内外装配式混凝土梁柱节点的研究现状进行归纳,重点介绍节点连接形式研究的最新进展,提出未来研究方向以及可能存在的问题。

装配式建筑梁柱节点疲劳损伤检测方法研究

常规的装配式建筑梁柱节点疲劳损伤检测主要采用梁柱图像分析实现,忽略了节点内部损伤的影响,导致检测结果相对变化量系数与实际系数的差值较大。本文对装配式建筑梁柱节点疲劳损伤检测方法进行了研究,于装配式建筑梁柱周围布置测点对梁柱节点的应变状态进行分析;根据分析结果,结合梁柱内部能量耗散值,计算节点疲劳损伤能量系数;将该系数作为节点应变能密度因子分析节点轴向力,由此得出检测的梁柱节点疲劳损伤值。实验结果表明,所提方法应用后梁柱节点疲劳损伤检测结果表现出的相对变化量系数差值较小,检测结果准确率较高,满足了装配式建筑梁柱安全运维工作的现实需求。

局部高性能装配式混凝土框架梁柱节点抗震性能

采用一种新型的钢筋滞回模型对一种钢绞线锚入式装配混凝土框架梁柱节点进行计算,计算结果与试验结果吻合良好。在此基础上,采用该模型对新型装配式RPC/RC组合框架梁柱节点的滞回曲线、耗能能力、刚度退化、位移延性进行分析,通过分析发现,节点区浇筑RPC并设置摩擦阻尼器的节点PC3极限承载能力较PC2的提升了26.3%,PC1和PC4的极限承载能力相差不大。由于在加载初期,摩擦阻尼器没有完全参与工作,4个节点的耗能能力基本相当,但是随着位移荷载继续施加,摩擦阻尼器完全参与工作后,设置摩擦阻尼器节点PC1和PC3耗能能力明显强于PC2和PC4节点,总体来看,设置摩擦阻尼对节点承载能力和耗能能力是有利的。在上述分析的基础之上,对PC3节点进行参数化分析,通过改变阻尼器摩擦系数和节点区箍筋间距,以得出不同参数变化对节点力学性能的影响。

RC梁柱节点抗剪机理及承载力计算方法综述

对国内外关于框架结构中梁柱节点抗震性能研究成果进行总结归纳,分析了加载过程中节点的破坏形态及其抗剪机理,总结了典型的梁柱节点抗剪承载力计算模型,并基于各国规范对比了现有的抗剪承载力计算模型的适用性。对比了美国规范ACI 318-19、欧洲规范EC2的抗剪承载力计算的差异,指出了《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)建议的梁柱节点抗剪承载力计算结果相对保守。建议适量增加节点核心区配箍率,从而提高钢筋与核心区混凝土的粘结性能,减少纵筋的粘结滑移现象。

高温后铝合金T型连接梁柱节点滞回性能试验研究

为研究高温后铝合金T型连接梁柱节点滞回性能,以温度值、恒温时间为变化参数,设计了4个T型节点试件进行了高温后低周往复加载试验。通过试验观测了T型节点试件的破坏过程,同时获取了试件升温曲线、滞回曲线、骨架曲线、延性指标、承载力及刚度退化曲线等,并由此分析了节点破坏机理、承载能力以及抗震性能。试验结果表明:受到低周往复荷载作用后试件的破坏模式均表现为节点板的弯剪破坏,滞回曲线不饱满;高温后试件极限承载力随着恒温时间的增加而减少;与常温下的铝合金T型节点试件相比,经历高温后的试件刚度退化幅度及延性增加;螺栓滑移可增加试件耗能,但摩擦力在滑移阶段初期对常温试件产生不利影响。

带狗骨式削弱梁段的装配式梁柱节点抗震性能研究

为了防止梁柱节点脆性破坏以及提高梁柱节点的震后快速修复能力,提出一种在地震作用下损伤可控之后可被快速修复的带狗骨式削弱梁段的装配式梁柱节点。为研究该节点的抗震性能与修复能力,对修复试件在内的4个节点试件进行了拟静力试验,通过观测与分析得到了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、应变分布、位移延性系数等抗震性能指标并对其进行了对比研究。结果表明:与栓焊连接节点和传统骨式削弱节点相比,新型节点具有更高的承载能力、耗能能力与节点转动能力;新型节点在地震作用下能够有效地转移塑性铰,防止脆性破坏;通过更换骨式削弱耗能梁段实现震后节点功能快速被修复的方案是可行的,且修复后的节点承载力与抗震性能仍维持在较高水平。

改进后预制钢-混凝土梁柱节点抗震性能分析

为了研究改进后预制组合梁柱节点的抗震性能,在验证数值模拟准确性的前提下,基于有限元软件ABAQUS建立了11个节点模型,分析各参数变化对节点抗震性能的影响规律.结果表明,各试件在低周往复荷载作用下的滞回曲线都比较饱满,等效黏滞阻尼系数在0.266~0.362范围之内,新型预制节点具有良好的耗能性能;新型预制节点的承载力和延性系数分别比传统形式预制节点高5.4%和12.8%,并且其刚度退化能力以及能量耗散能力也优于传统形式预制组合节点;钢梁和钢接头强度的增加可以提高试件在荷载作用下的变形能力,但是对于提升试件承载力、刚度退化和强度退化能力的影响很小;钢接头埋置长度和预制梁内纵筋强度的增加能延缓试件的刚度退化和强度退化的速度,提升试件的承载能力和耗能能力.综合考虑,钢接头埋置长度至少应为200 mm,同时预制梁内纵筋强度等级应高于HRB335,以保证节点有良好的变形性能.

可恢复功能装配式钢框架梁柱节点力学性能研究

装配式钢结构具有施工快、工期短、污染小的优点。基于此,提出一种由方钢管柱、H型钢梁、保险丝、高强螺栓和现浇楼板组成的可恢复功能装配式钢框架梁柱节点,并变换保险丝处梁间缝隙宽度、保险丝长细比和保险丝屈服强度三个参数,共建立了13个有限元模型进行分析。研究结果表明:保险丝能够实现损伤控制,保护主体结构免受损伤;保险丝处梁间缝隙宽度大于5mm时,可以保证梁段不发生碰撞,损伤集中在保险丝处,工程应用中建议采用10mm的缝隙宽度;保险丝长细比为43时,能够保证可恢复功能装配式钢框架梁柱节点具有足够的承载能力;当主体结构选用Q345B钢材时,保险丝宜采用Q235B钢材,以实现保险丝的损伤控制。

新型外包钢板-自攻螺钉连接胶合竹梁柱节点转动性能

针对胶合竹材不易预开槽和预开孔以及节点转动时竹材易发生横纹劈裂的问题,研究了新型外包钢板-自攻螺钉连接节点的转动性能。对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点和双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点共5个试件进行了单调加载试验,分析了节点的破坏模式、初始刚度、极限承载力、变形能力和延性系数。试验发现,T形外包钢板-自攻螺钉连接节点相较双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点,各项受力性能参数均较优。布置直径小但数量多的自攻螺钉时,节点(T8×8-M)的破坏表现为钢板和自攻螺钉的受拉断裂以及与胶合竹柱连接的自攻螺钉受拉断裂,布置直径较大但数量少的自攻螺钉时,节点(T6×10-M)的破坏则表现为竹材的横纹劈裂和自攻螺钉的剪切破坏。横纹方向采用自攻螺丝加强,可改善节点的受力性能,对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点改善更明显。现行《工程竹结构设计标准》(T/CECS 1101—2022)提供的节点设计方法偏于安全地预测胶合竹自攻螺钉连接梁柱节点的抗弯承载力。

基于改进简化拉-压杆模型的钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法

在简化拉-压杆模型(Simplified softened strut-and-tie model,SSSTM)基础上,考虑轴压比对混凝土斜压杆倾角的影响,修正斜压杆倾角计算公式,并基于剪滞模型,考虑裂缝面纤维数量及纤维取向特性,建立裂缝面单位面积纤维拉应力计算公式,从而提出适用于钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算的改进简化拉-压杆模型(Modified simplified softened strut-and-tie model,MSSSTM).采用MSSSTM模型、SSSTM模型对36个钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力进行计算.结果表明:MSSSTM模型、SSSTM模型的试验值与计算值之比的平均值分别为1.01、1.05,变异系数分别为0.04、0.09;按照MSSSTM模型计算得到的钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力试验值与计算值吻合较好,离散性较小,且该模型亦能较合理地反映轴压比、混凝土强度等对节点受剪承载力的影响.

基于非局部增强塑性损伤微平面模型的装配式梁柱节点力学性能研究

装配式结构梁柱节点是影响结构力学性能的关键部位,为深入全面地探究其非线性力学行为,基于非局部增强塑性损伤微平面模型,运用ANSYS有限元程序,考虑新旧混凝土结合面等构造措施,建立精细化有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。并以后浇区混凝土强度等级、轴压比、梁上部纵筋配筋率为参数,考察其对装配式节点承载力及延性的影响。结果表明:节点承载力随后浇区混凝土强度等级、轴压比、梁上部纵筋配筋率的增大而增大;节点延性随后浇区混凝土强度等级、梁上部纵筋配筋率的增大而增大,轴压比则对其影响较小。为装配式结构梁柱节点的设计和应用提供了理论依据和参考。