不同参数下带悬臂梁段梁柱连接节点的力学性能分析

为研究带悬臂梁段梁柱连接节点在不同连接形式下的力学性能,对4种带悬臂梁段不同连接形式节点进行静力及拟静力有限元分析,分析节点的承载能力、重要路径的应力分布、破坏形态、滞回曲线、耗能能力、骨架曲线以及刚度退化等。研究结果表明:带悬臂梁段嵌入式节点连接可靠,具有一定的承载力和较好的耗能能力;在单调荷载作用下,加强型带悬臂梁段嵌入式节点承载力最大,传统带悬臂梁段对接式节点承载力最小,对悬臂梁段翼缘进行加厚处理可明显降低梁柱焊缝处的应力水平;在往复循环荷载作用下,加强型带悬臂梁段嵌入式节点滞回环面积最大,节点承载力及初始刚度最大,可实现塑性铰外移;嵌入式全螺栓连接节点与栓焊混合连接节点的力学性能无明显差别,耗能能力较好,但承载力及刚度退化均较严重。

装配式钢结构带悬臂梁段梁柱连接节点研究进展

结合国内外研究现状,整理装配式结构中带悬臂梁段梁柱连接节点的相关研究,按照带悬臂梁段的传统梁柱连接节点、新型梁柱连接节点、削弱型及加强型节点与考虑楼板和填充墙组合作用的组合节点梳理研究内容,对各类节点的构造形式、设计方法和抗震性能进行阐述和总结,通过试验及有限元分析研究各构造参数对带悬臂梁段节点力学性能的影响,分析表明该节点形式具有装配程度高、抗震性能好等优点,并提出带悬臂梁段梁柱连接节点尚待解决的问题与未来研究工作展望。

装配式加腋加强型中柱节点力学性能分析

为研究装配式加强型节点的力学性能与抗震性能,文中设计了装配式加腋加强型中柱节点,对6个不同构件尺寸的中柱节点进行低周往复循环加载的拟静力数值分析,分析结果表明,装配式加腋加强型节点比同尺寸全焊节点有更好的耗能能力;比无腋板节点有更高的承载力,经适当调整后,耗能能力可大于无腋板节点;节点腋板长度、腹板连接位置和柱壁厚度对节点抗震性能与承载力有较大影响,节点设计时应适当考虑方钢管柱强度与腹板连接位置。

装配式带悬臂梁段嵌入式加强型节点抗震性能分析

为深入分析带悬臂梁段嵌入式加强型节点抗震性能,以及节点构件参数变化对节点抗震性能的影响,对带悬臂梁段嵌入式加强型节点进行拟静力分析,计算结果可为该类型节点设计提供优化方案。分别改变节点的螺栓数目、悬臂梁段外伸翼缘厚度、外伸翼缘宽度以及悬臂梁长度4个主要构件参数,获取一系列节点有限元数值计算模型,通过计算分析节点的滞回性能、破坏形态、耗能能力、承载力、刚度退化及应力路径等,将各系列节点的数值计算结果进行对比,分析节点的螺栓数目、悬臂梁段外伸翼缘厚度、外伸翼缘宽度以及悬臂梁长度对节点力学性能的影响。分析结果表明:翼缘螺栓的数目对节点的力学性能影响较小,在等强设计法设计的节点基础上增加翼缘螺栓数目,对节点的力学性能无明显影响,而减少翼缘螺栓数目会降低节点的整体性,节点会提前发生失稳破坏,但节点的承载能力和刚度下降并不明显。增加外伸翼缘的厚度和悬臂梁段翼缘的宽度可以明显提高节点的耗能能力、承载力和刚度,但当外伸翼缘厚度和外伸翼缘宽度达到一定程度后,耗能能力提高不明显,承载力退化较快,节点在弹塑性阶段的刚度退化加快,节点破坏形态也发生改变,但应力集中现象得到缓解,当外伸翼缘宽度过宽时,节点的耗能能力反而开始降低。悬臂梁段的长度对节点的力学性能有一定影响,增加悬臂梁段长度可提高节点的滞回性能、承载能力和刚度,总体上提高效果没有改变外伸翼缘的宽度和厚度提高的效果明显。由于悬臂梁段外伸翼缘厚度和悬臂梁段翼缘宽度对节点的力学性能影响较大,节点设计时建议外伸翼缘厚度和宽度的选取通过截面控制,外伸梁截面面积与中间梁段翼缘的横截面积比值建议在1.10~1.29范围之内。适当增大悬臂梁段外伸翼缘的截面可明显提高节点的耗能能力、承载能力和刚度,但当悬臂梁段外伸翼缘的截面过大时,破坏形态会发生改变,力学性能略有提高,但会加快节点承载力和刚度的退化速度。

基于节点简化理论的带悬臂梁段节点及框架力学性能分析

为提高钢框架实体结构有限元数值计算的效率,采用节点简化理论模型对装配式带悬臂梁段嵌入式节点、装配式加强型带悬臂梁段嵌入式节点、传统带悬臂梁段梁柱连接节点以及带悬臂梁段嵌入式栓焊混合节点进行简化,采用ABAQUS有限元软件对4种节点的简化模型、一层一跨框架简化模型以及框架实体模型分别进行静力分析和拟静力分析,将节点简化模型与节点实体模型、框架简化模型与框架实体模型的计算结果进行对比分析。分析结果表明:1)节点简化模型与节点实体模型在单向静力荷载作用下计算得到的节点刚度、屈服荷载以及极限荷载差值较小,两种模型在循环往复荷载作用下计算得到的节点滞回曲线、骨架曲线以及刚度退化曲线等基本一致,节点简化模型可以很大程度上反映出节点实体模型的力学性能。2)单向静力荷载作用下,框架简化模型和框架实体模型计算得到的结构屈服荷载、极限荷载差值较小,在往复循环荷载作用下,两种框架模型计算得到的框架结构承载力、框架刚度、滞回性能以及耗能能力基本一致,计算结果吻合较好。3)采用节点简化模型和框架简化模型对4种带悬臂梁段节点及框架进行相关计算,计算结果具有一定的精度,与采用节点及框架实体模型相比,分析效率提高了95%以上,大大降低了计算成本。