基于转动摩擦铰阻尼器的干式装配梁-柱节点抗震性能试验

基于转动摩擦铰阻尼器(RFHD),提出了转动摩擦耗能干式装配梁-柱节点(DRFDBJ)。为了验证DRFDBJ结构对于实现预期力学性能的可行性和合理性,以施加在摩擦片表面的螺栓预紧力(P_(c))为变量,开展了2个工况下的DRFDBJ试件低周往复拟静力试验研究。结果表明:DRFDBJ结构的力学性能主要由RFHD提供并控制,试验中节点呈现了稳定的承载力和理想的变形、耗能能力,并实现了预期的损伤集中;2个不同P_(c)水准下节点承载力的试验值与理论值误差不超过5%,通过调整P_(c)可实现节点承载力的调控,为DRFDBJ结构承载力的可调控提供了支撑。

装配式冷弯厚壁型钢半刚性梁-柱节点抗震性能试验研究

冷弯型钢在装配式结构中应用具有天然的优势,为了扩展冷弯厚壁型钢结构的使用范围,克服冷弯厚壁钢的缺点,设计6个新型分层装配式“十字型”梁-柱节点,进行循环加载试验,对梁-柱节点的破坏模式、初始刚度、骨架曲线、等效黏滞阻尼系数、能量耗散系数、割线刚度、滞回曲线和关键部位应变分布进行研究,主要得到以下结论:通过螺栓和节点板的滑移,半刚性节点具有一定的耗能能力。增设高强螺栓可以提高梁柱节点的承载力,初始刚度和耗能能力也得到提高,避免梁端与连接板孔壁承压。增加可更换节点翼缘板,对梁-柱节点的破坏模式没有明显影响,承载能力、耗能能力、初始刚度分别得到较大提高。

自复位梁-柱节点的耗能与复位能力协调关系研究

目的 研究自复位梁-柱节点(SCBCJ)的耗能与复位能力间协调关系,提出简化设计方法,从而实现SCBCJ耗能器与预应力筋的合理配置。方法 建立了SCBCJ的理论恢复力模型,对该类节点的复位与耗能能力协调关系展开研究,通过有限元分析验证了简化设计方法的可行性。结果 节点的耗能能力随着复位耗能比R的增大而增加,复位能力随着R的增大而减小;在循环荷载下,SCBCJ滞回曲线呈“旗帜”型,无残余变形,耗能能力较强。结论 所建立的协调关系表达式可以表征SCBCJ耗能与复位能力的协调关系,提出的简化设计方法实现了SCBCJ的耗能与复位能力的合理匹配,解决了设计时耗能器与预应力筋配置问题。

考虑双重非线性的梁-柱结构荷载-变形预测解析方法

既有梁-柱结构的服役荷载主要形式以轴力产生的偏压荷载以及垂直于梁柱结构轴线的服役荷载为主。目前,针对细长结构压弯耦合荷载导致的稳定性问题,主要采用2种方法进行结构分析,即特征值法和荷载-挠度法。由于实际桥梁构件存在一定的几何缺陷和材料刚度退化,采用忽略非线性的特征值法会高估承载能力。以任意截面形式组成的简支梁为例,基于Ritz法,并结合能量平衡条件,分别建立了考虑几何非线性和材料非线性的简支梁-柱结构在偏压荷载和多种竖向作用耦合作用下的第二类稳定解析分析模型,并建立了不同初始缺陷的变截约束混凝土柱有限元分析模型。研究结果表明:解析模型结果与有限元结果相比较,二者吻合良好。建立的解析模型可以精确考虑双重非线性的二阶效应。

大跨无柱地下车站梁-柱节点受力性能的局部多尺度有限元方法

岗厦北综合交通枢纽核心换乘区的中庭51.2 m×48.0 m(南北长度×东西长度)范围为无柱设计范围,其跨度在全国尚属最大。梁-柱节点是该结构传力关键,但数量繁多、类型复杂,且建造过程存在多重体系转换,必须确保节点传力顺畅。基于多点约束方程法(MPC),提出一种局部多尺度有限元方法(LMFEM)。采用LMFEM方法,进一步研究梁、柱贯通方式对本文依托工程典型梁-柱节点受力性能的影响,发现柱贯通节点整体应力较低,传力顺畅,应力集中不显著,更适用于岗厦北大跨无柱地下空间结构。基于现场监测,将节点受力状态实测值与不同方法所得计算值进行对比分析。研究结果表明:相比于传统局部精细化有限元方法(LRFEM),LMFEM方法具有建模工作量小、边界条件易于满足圣维南原理、可兼顾计算精度和计算效率的特点;在同等建模规模和网格细度情况下,LRFEM2模型计算值与实测值的最大相对误差为11.8%,LMFEM模型计算值与实测值的最大相对误差为12.5%,但后者具有更少的节点数量和更短的计算时间,而LRFEM方法的计算精度受边界条件和单元网格细度影响较LMFEM方法的大;本文提出的LMFEM方法具有计算精度高、计算效率高、边界条件易明确等优势,可应用于大型复杂工程结构的节点局部受力性能分析。

双阶受力干式装配梁-柱节点抗震性能试验研究

研究提出了一种双阶受力干式装配梁-柱节点(DADBJ)。该节点的关键组件是摩擦铰(RFH)和预设缝防屈曲钢板(SBRSP),具备2个受力工作阶段和损伤集中易修复的特性。为了验证DADBJ构造的合理性,揭示其双阶段受力工作机理,设计加工了DADBJ试件,以SBRSP的预设缝隙宽度作为试验变量,进行了2个工况的低周往复拟静力试验。结果表明:提出的DADBJ构造实现了预期的双阶段受力特性,第一阶段由RFH提供节点的力学性能,第二阶段由RFH和SBRSP共同提供节点的力学性能;DADBJ的损伤集中于芯板,通过更换SBRSP芯板对节点快速修复,节点的性能可恢复到初始状态;SBRSP的预设缝隙宽度可直接决定DADBJ第二阶段的启动位移;提出的DADBJ双阶屈服荷载理论公式和二阶启动位移理论公式精确度好。该研究可为装配式框架结构和多阶受力型结构的设计和研究提供参考。

钢筋混凝土梁-柱节点设计改进

在现代建筑工程中,钢筋混凝土梁-柱节点的设计对于确保结构的安全性和耐用性至关重要。近年来,随着建筑设计的复杂性增加以及对更高安全标准的追求,传统的梁-柱节点设计方法面临着许多挑战。这些挑战包括如何有效提高节点的抗震性能、延长其使用寿命以及优化材料使用。本文旨在探讨钢筋混凝土梁-柱节点设计的改进策略,以提高其性能和经济效益。通过对当前设计方法的评估,本文提出了一种新的设计理念,即通过使用高性能材料、优化结构布局和采用先进的施工技术,来增强节点的抗震能力和耐久性。此外,还考虑了环境影响和成本效益,以确保所提出的解决方案不仅在技术上可行,而且在经济上可持续。通过实验验证和数值模拟,本研究证明了改进措施的有效性,为未来的梁-柱节点设计提供了新的思路和方法。

装配式梁-柱钢结构全螺栓连接节点的力学性能和抗震性能研究

装配式钢结构H型钢梁-钢柱节点采用全螺栓连接,能够提高装配式高层钢结构的安装速度。为了明确全螺栓连接节点的力学性能和抗震性能,采用准静态加载试验分析方法,将试验过程分为5个阶段:弹性阶段、非线性变形阶段、明显滑移阶段、承载力强化阶段和屈服阶段,对9个不同螺栓数量的试件进行研究,对9个试件在整个加载过程中加载点的荷载-位移曲线以及变形和接触面滑移情况进行分析。结果是:在连续加载循环中,滑动载荷越来越小,各回路盖板上螺栓的拉力减小,拉伸力的降低导致抗滑能力和耗能能力的降低,迟滞回线饱满,这表明螺栓连接结构具有良好的耗能能力,力学性能和抗震性能好。

带有偏移角的型钢混凝土梁-柱节点抗震性能研究

为了研究带有偏移角型钢混凝土梁-柱节点的抗震性能,采用数值模拟方法,以6°为步长,建立了从0°到30°的6个边节点模型,进行了低周往复荷载下的拟静力试验,对各边节点的破坏形态、承载能力、滞回性能等进行了分析。结果表明:在往复荷载作用下,各边节点的梁端都形成了塑性铰并发生了破坏,但等效塑性应变区域向偏移侧转移;边节点偏移角的增加对滞回曲线的形状没有明显影响,但会提高节点的承载能力和耗能能力,导致骨架曲线外扩。

装配式钢混梁-柱螺栓连接节点力学性能研究

基于装配式钢混梁-柱螺栓连接节点单调加载试验,运用ABAQUS对节点进行数值模拟,通过对不同构造参数的梁-柱节点进行对比,提取荷载-位移曲线,分析螺栓直径、端板厚度、轴压比以及配筋率等参数变化对装配式钢筋混凝土梁-柱螺栓连接节点的影响。结果表明,螺栓直径与端板厚度超过18 mm后,其改变对于节点的力学性能影响较小,单调加载下,增大轴压比会使极限承载力和初始转动能力降低,轴压比取0.4较为适宜;提高配筋率可以使极限承载力和初始转动能力提高,配筋率为1.06%性价比最高,最直接影响节点力学性能的因素是轴压比和配筋率。

任意荷载作用下梁-柱的新型实用算法

采用渐进积分法研究了简支梁-柱分别在横向分布力、横向集中力和力偶作用下的弯曲问题.构造了各种荷载作用下梁-柱的四阶微分迭代方程和边界条件.首先选取简支梁只有横向荷载的挠曲线作为梁-柱的初函数,然后将初函数代入梁-柱的四阶微分迭代方程进行积分,得到下一次迭代挠度函数,依次进行迭代积分运算.编程计算出了用轴力放大系数表示的最大挠度、最大转角和最大弯矩的简单多项式解析函数.经过六次迭代,与精确解相比,当梁-柱所受的轴向力是欧拉临界力的1/2以内时,误差可以控制在1%以内,达到了令人满意的工程精度要求.

高温下钢筋混凝土梁-柱节点的力学性能演化机制

为研究钢筋混凝土框架梁-柱节点的火灾行为及其相互约束作用随温度的变化规律,开展了荷载-高温耦合作用下的钢筋混凝土框架梁升降温全过程的结构试验。在试验的基础上采用VULCAN程序进行了恒定荷载作用下框架梁单独受高温、梁-柱同时受高温,梁-柱节点弯矩-转角关系的火灾响应数值分析。结果表明,钢筋混凝土框架梁-柱节点的转动约束强度随温度的升高而降低,梁-柱节点转角峰值相较于弯矩峰值具有滞后效应。

预制混凝土梁-柱-叠合楼板节点抗震性能数值模拟分析

梁-柱-叠合板节点是装配整体式混凝土框架结构的研究重点。文中对装配式混凝土框架梁-柱-叠合板边节点和中节点进行了精细化的有限元建模和分析。数值模型中使用了弹簧失效准则的方法模拟预制构件与后浇混凝土之间的界面,考虑了预制梁上下部钢筋的滑移、预制柱内纵筋的受力状态、预制梁端面键槽的设置。为了验证数值模型的准确性,将与试验进行对比分析,结果表明:数值模拟得到的试件破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和性能参数与试验结果吻合较好。在验证模型有效的基础上,研究了不同楼板宽度、轴压比、梁板混凝土强度对边节点和中节点抗震性能的影响,为此类装配整体式混凝土结构和工程应用提供参考。

基于“梁-柱线刚度比”和“强柱弱梁”概念的混凝土框架抗震设计研究

在水泥、骨料工程中,框架作为应用最广的结构形式,其整体作用和耗能能力决定着结构的抗震性能。“梁-柱线刚度比”是影响框架整体作用的重要因素,“强柱弱梁”是实现结构合理出铰、保障耗能能力的有力措施。“梁-柱线刚度比”控制梁柱的内力分配,其值作为衡量框架整体作用能力的指标;“强柱弱梁”通过增大柱端弯矩,相对弱化梁的承载力,以实现梁铰机制。两者概念不同,却相互影响,满足“强柱弱梁”的框架结构“梁-柱线刚度比”宜为0.5~0.9。“梁-柱线刚度比”多用于初选截面的指导,根据实际配筋的静力弹塑性或动力弹塑性分析获得的出铰顺序更能有效地指导合理设计。影响“强柱弱梁”的因素较多,因此合理的概念、恰当的计算、必要的构造措施相结合才是实现框架整体作用和“大震不倒”设防目标的有力保障。

某不规则钢框架结构及其梁-柱节点分析

介绍了一栋不规则2层钢框架结构体系,该项目基于建筑要求,钢框架梁、柱要求全部采用圆钢管型截面。由于实际工程中框架梁、柱截面全部采用圆管型截面的钢框架结构研究与应用较少,故为满足设计的需要,并确保结构体系的安全及可靠,在设计过程中对该结构体系及节点进行了一些分析与研究,以解决设计中的难点所在。分析结果表明,经过周到合理的分析,并配以恰当的构造措施,圆管型框架梁完全可运用到钢框架结构设计当中,圆管型截面的钢框架梁-柱节点具有良好的抗震性能。结构设计中若判断构件以受弯为主,箱形或工字型截面有较好的经济性。

空间钢框架几何非线性分析的新梁-柱单元

基于更新拉格朗日构形的增量虚位移原理,在其势能项中引入了全部六个应力分量,考虑了结构变形过程中由于力矩空间转动引起的连带弯矩影响及弓形效应,采用可计入单元剪切变形影响的三次多项式插值函数,详细推导了考虑剪切变形及力矩转动属性的空间钢框架梁-柱单元几何非线性切线刚度矩阵.利用框架节点的平衡条件对单元刚度矩阵进行简化,得到了结构整体的几何刚度矩阵.并通过算例证明了本方法的精确度和有效性.

传统风格钢筋混凝土梁-柱节点抗震性能试验研究

传统风格现代建筑结构是继承和创新地域建筑文化的良好载体,但由于构造方法不同,使其与常规现代结构有较大的区别。通过4个模型比例为1∶1.5的传统风格钢筋混凝土梁-柱中节点的低周反复荷载试验,研究了该类节点的破坏机理、承载能力、滞回特性和耗能能力等抗震性能,分析了体积配箍率、上下梁净间距对该类节点抗震性能的影响。结果表明:传统风格钢筋混凝土梁-柱节点在加载过程中形成了上、中、下3个小核心区,最初裂缝出现在下核心区,随后为上核心区和中核心区,最终破坏时3个小核心区均出现了"X"形剪切裂缝,其中下核心区破坏最为严重;随着体积配箍率的增大,节点极限承载力提高,滞回曲线更为饱满;随着上、下梁间距的增大,节点极限承载力基本不变,滞回曲线饱满度明显下降。与常规钢筋混凝土梁-柱节点相比,传统风格钢筋混凝土梁-柱节点的位移延性系数和极限阶段的耗能系数较小,延性和耗能性能相对较差。

基于ABAQUS的传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点有限元分析

在传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点抗震性能试验的基础上,采用ABAQUS非线性有限元软件对传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点进行单调荷载作用下的有限元分析。通过对模型的有限元分析,得到了此类节点的变形图、混凝土受拉损伤分布图、最大主塑性应变云图和单调荷载作用下的P-Δ骨架曲线等。并且对节点体积配箍率、轴压比及上梁和下梁间距等影响此类节点抗剪承载力的主要因素进行了分析。结果表明:利用ABAQUS对传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点的有限元分析结果与试验结果符合较好;随体积配箍率的增大,节点抗剪承载力提高幅度降低;随轴压比的增大,节点抗剪承载力和延性均得到不同程度的提高;上梁和下梁间距的变化对节点抗剪影响较小,考虑到上梁和下梁的协调性及建筑的美观性,建议在不影响建筑的美观基础上,上梁和下梁间距可以适当增大,以提高节点的抗剪能力。

附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点动力循环加载性能分析

进行了4个附设黏滞阻尼器及2个未附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点在动力循环荷载作用下的试验研究,获得其荷载-位移滞回曲线,分析其延性、耗能能力等力学性能。结果表明:附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点试件滞回曲线饱满,延性及耗能性能良好。基于试验研究结果,采用ABAQUS软件建立三维有限元模型,对试件进行数值模拟分析,研究附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点的承载力、延性等性能;非线性模拟分析得出的结果与试验实测结果吻合较好。在此基础上对该类构件进行参数分析,研究轴压比、混凝土强度、方钢管屈服强度、阻尼器关键参数等对其力学性能影响。结果表明:随混凝土强度、方钢管屈服强度、阻尼系数提高,试件承载能力逐渐增大;随轴压比及混凝土强度增大,试件的承载力虽有提高,但试件延性逐渐降低;提高方钢管屈服强度,试件延性增大;随着阻尼指数的增大,试件的承载力和位移延性呈现出先上升后下降的特征。表明要提高附设黏滞阻尼器试件的抗震性能,应合理选择黏滞阻尼器的性能参数。

焊接孔长度对钢框架梁-柱刚性节点性能的影响

对焊接孔长度扩大的钢框架梁-柱刚性节点进行了空间非线性有限元分析.分析结果表明,焊接孔长度的扩大显著地降低了梁-柱连接面处的对接焊缝和焊接孔切角端开裂以及翼缘脆性破坏的可能性,但过长的焊接孔也会导致梁侧向稳定的丧失.