钢框架梁下翼缘削弱型组合节点的滞回性能研究

针对带混凝土楼板的钢框架节点延性性能差,在梁下翼缘焊缝处易于发生破坏的不足,本文提出一种采用上窄下宽且仅梁下翼缘削弱的单轴对称钢梁截面的新型组合节点形式,运用有限元软件ABAQUS对其进行滞回性能研究。结果表明:梁翼缘的削弱方式以及钢梁上、下翼缘宽度比对组合节点的滞回性能有明显影响。合理的组合节点形式可有效缓解组合梁截面的中和轴上移,实现梁上塑性铰外移,提高组合节点的延性;随着梁上、下翼缘宽度比的减小,组合梁截面中和轴逐渐下移,节点的承载能力以及延性有所提高,建议钢梁上、下翼缘宽度比的取值为:(0.6~0.9)。

钢框架弱轴梁端翼缘侧板加强式节点滞回性能有限元分析

钢框架梁端翼缘侧板加强式节点旨在改善梁柱节点的抗震性能.本文基于新型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的研究成果,提出梯形侧板加强式节点的滞回性能研究.利用有限元软件对此类节点进行低周反复荷载作用下的有限元变参模拟分析,研究梯形侧板长度、宽度及坡度对该类节点力学性能的影响.研究结果表明:梯形侧板加强式节点均在距蒙皮板约2/3梁高处梁全截面发生明显的屈曲变形,形成明显的塑性铰并有效外移.节点域处应力较小且形状保持完好,具有"强节点域"特征.侧板长度对节点的抗弯能力有明显的影响,坡度主要影响延性及塑性变形能力,而侧板宽度对节点的滞回性能影响相对不明显.建议侧板长度取梁高的0.6~0.75倍,坡度取1∶2~1∶3.

单轴对称钢梁截面组合节点的抗震性能试验研究

为减小钢框架梁柱组合节点中梁下翼缘焊缝脆性破坏的风险,提出了采用单轴对称钢梁截面的梁柱组合节点形式,完成了3个1∶2的组合节点试件的拟静力试验研究,分别考虑标准型钢梁截面、上窄下宽且仅梁下翼缘削弱型的单轴对称钢梁截面及仅梁下翼缘扩翼型的单轴对称钢梁截面组合节点试件,对各试件的破坏过程、滞回行为、关键部位的应变发展、耗能性能及延性等进行了详细分析.结果表明:焊缝质量有所保证的组合节点试件其加载点的荷载-位移滞回曲线饱满,具有良好的耗能性能;仅梁下翼缘扩翼型组合节点试件的塑性铰在扩翼板末端的钢梁截面上形成,在梁下翼缘反复屈曲的过程中母材逐渐开裂并向腹板延伸;正弯矩作用下组合梁截面的中和轴靠近梁上翼缘,从而显著加大了梁下翼缘处的应变水平;单轴对称钢梁截面组合节点形式有助于实现梁上塑性铰外移,减小梁下翼缘焊缝处的应变集中程度;实际工程中应切实保证梁翼缘对接焊缝的质量.

钢框架侧板加强型梁柱节点滞回性能研究

提出一种改进型侧板加强型梁柱节点,加强板由矩形柱侧板和直角梯形梁侧板组成,以现有的梁端翼缘侧板加强型节点试验为基础,运用有限元软件ABAQUS对11个不同细部尺寸的改进型侧板加强型节点进行循环加载作用下的模拟分析。研究结果表明,采用上下两块小矩形柱侧板加强的节点模型在循环加载作用下并未出现加强板末端梁截面的屈曲变形,但该截面的应力集中有所减小,塑性变形仍集中在节点域柱腹板上;将上下两块小矩形柱侧板更换为一整块柱侧板后,其承载能力大幅提高,且塑性变形集中在梁侧板加强末端的梁翼缘和腹板上,而节点域处于弹性工作状态,说明该种节点形式可以更好地满足＂强节点弱构件＂的抗震设计思想;建议柱侧板两端各伸出柱翼缘表面50mm,柱侧板的高度与钢梁截面高度相同,柱侧板厚度取6mm,梁侧板宽度边缘与柱翼缘边缘平齐,端部三角形部分长宽比可取为1∶2-1∶3,梁侧板矩形部分长度可与三角形部分长度相同,或稍大于三角形部分长度。

节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接梁端加强与削弱并用节点滞回性能有限元分析

提出了一种新型的节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的梁端加强与削弱并用的节点形式,对应用该新型节点形式的工字形柱钢框架和箱形柱采用梁端加强与削弱并用节点的钢框架的整体力学性能、经济性进行对比分析,以及在循环荷载作用下两种节点的力学性能、转动能力、延性等进行对比分析。分析结果表明,对于8度抗震区的6层钢框架,采用节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的钢框架在整体力学性能和经济性方面完全优于箱形柱钢框架;在循环荷载作用下,节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的滞回性能、承载力等均与箱形柱连接相当,塑性转角均大于0.03rad,延性系数都大于4.0,均满足规范要求,能完全实现"强节点弱构件"和"强柱弱梁"的设计理念,并具有强节点域的特点。

扩翼式弱轴连接边框节点抗震性能研究

提出了一种新型的节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接,基于此节点形式设计梁端翼缘扩大型边框架节点足尺试件进行单调荷载试验研究.采用通用有限元软件ABAQUS对此类节点在单调荷载作用下的受力性能进行模拟对比验证后,对此类节点进行低周反复荷载作用下的一系列有限元变参数模拟分析,研究各种因素对该类节点力学性能的影响.研究结果表明:扩翼式新型弱轴连接节点在低周反复荷载作用下,塑性转动能力能达到0.03 rad以上,塑性铰出现在扩大翼缘的末端,柱子节点域基本处于弹性状态,能较好地满足"强柱弱梁"和"强节点域"的抗震设计理念;我国抗震设计规范中"梁端扩大部分的直角边长比可取为1:2至1:3"这项规定对扩翼式新型弱轴连接同样适用;给出了蒙皮板尺寸的建议取值.

工字形柱弱轴盖板连接边框节点滞回性能影响因素分析

为了使盖板可以应用于工字形柱弱轴连接,提出了一种新型的节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接形式.首先,对盖板节点在循环荷载作用下的受力性能进行有限元模拟和试验对比验证;然后,对新型弱轴盖板连接边框节点进行低周反复荷载作用下的一系列有限元变参数分析,研究各种因素的变化对该类节点滞回性能的影响.研究结果表明:新型弱轴盖板连接节点在低周反复荷载作用下,塑性转动能力可达0.03 rad,塑性铰出现在盖板末端的梁截面上,节点域基本处于弹性状态,能较好地满足"强柱弱梁"和"强节点域"的抗震设计理念.建议新型弱轴连接节点选用矩形盖板,盖板最大长度取0.5倍梁截面高度,盖板厚度取0.5倍梁翼缘厚度,且设计中宜控制钢柱的轴压比不超过0.6.

弱轴连接组合节点的滞回性能分析

为了减小组合效应的不利影响,提出了采用单轴对称钢梁截面的新型弱轴连接组合节点,该单轴对称钢梁截面形式为上窄下宽且仅梁下翼缘削弱.运用有限元软件ABAQUS对新型弱轴连接组合节点展开循环荷载作用下的参数分析,以获得各参数对其滞回性能的影响.结果表明:层间位移角为±0. 04 rad时,各模型的抗弯承载力均满足AISC 341-10规范对特殊抗弯框架的要求;在普通组合节点中,尽管对梁上下翼缘进行了削弱处理,梁下翼缘焊缝仍然有极大的脆断风险;采用单轴对称钢梁截面可以减小组合效应的不利影响;建议单轴对称钢梁截面中梁下翼缘削弱区域起始位置距蒙皮板的距离为0. 75～0. 90倍梁下翼缘宽度,削弱区段长度为0. 65～0. 90倍梁截面高度,削弱深度不大于0. 20倍梁下翼缘宽度.

梁翼缘削弱型弱轴连接边框节点抗震性能影响因素分析

提出了一种新型的节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接,基于此节点形式设计梁翼缘削弱型边框架节点足尺试件进行单调荷载试验研究。采用通用有限元软件ABAQUS对此类节点在单调荷载作用下的受力性能进行模拟对比验证后,对此类节点进行低周反复荷载作用下一系列有限元变参数模拟分析,研究各削弱参数对该类节点滞回性能的影响。研究结果表明:梁翼缘削弱型新型弱轴连接节点在低周反复荷载作用下,塑性转动能力达到0.03 rad,塑性铰出现在削弱处,柱子节点域基本处于弹性状态,能较好地满足"强柱弱梁"和"强节点域"的抗震设计理念;不同削弱参数对节点的承载力、刚度、转动能力和延性有一定影响。对新型弱轴连接的削弱参数建议取值:削弱部位距蒙皮板的距离a取值为0.5~0.75倍的梁翼缘宽度,削弱区段长度b取值为0.65~0.85倍的梁截面高度,削弱深度c取值为0.2~0.25倍的梁翼缘宽度。

钢框架肋板加强型弱轴连接节点的有限元分析

为了探讨肋板加强对于传统钢框架弱轴楔形加劲板连接的适用性,运用有限元软件ABAQUS对钢框架肋板加强型弱轴连接节点进行循环荷载作用下的参数分析。结果表明,肋板加强型弱轴连接节点具有良好的滞回性能,可以将梁上塑性铰外移至肋板末端,减小梁翼缘对接焊缝破坏的风险。建议肋板长度a=l+(0.5~0.6)h_(b),肋板高度b=0.4 a,及肋板厚度t≥1.5t_(bf),其中l为楔形加劲板的长度,h_(b)为钢梁截面高度,t_(bf)为梁翼缘厚度,且该建议参数取值适用于不同的梁柱截面,并给出了肋板加强型弱轴连接节点的设计方法。

东方电气煤气化技术研发平台的开发探索

煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术,建立煤气化技术研发平台是增强煤气化技术自主创新能力的有效途径。本文主要阐述煤气化技术开发对于东方电气集团的重要性,以及东方电气煤气化技术研发平台建设的基本情况,并对该平台的功能和运用进行简要说明。最后,结合东方电气现有煤气化研发情况,对平台今后的发展提出建议。

边框架弱轴加腋连接抗震性能研究

本文提出了一种新型的节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接形式,并基于此节点形式设计边框架节点足尺标准试件和加腋试件进行单调荷载试验研究。采用有限元软件ABAQUS对两种节点在单调荷载作用下的受力性能进行模拟对比验证后,对两种节点进行低周反复荷载作用下的有限元模拟分析。研究结果表明:在荷载作用下2种节点均能在梁上形成塑性铰,节点域和工字形柱基本处于弹性状态,说明新型弱轴连接能较好地符合"强柱弱梁"、"强节点弱构件"的抗震设计理念,并具有"强节点域"的特点;采用梁端加腋方式能够增大节点的转动刚度进而提高节点的承载能力,但是其延性较标准试件略有降低;标准试件和加腋试件的塑性转动能力均能达到0.03 rad;加腋试件梁上塑性铰在加强区外侧形成,其梁端上下翼缘焊缝处的应力明显小于标准试件。

木质素系水煤浆分散剂的制备与试验评价

为降低水煤浆分散剂的制备成本,提高木质素系水煤浆分散剂的性能以及对碱法造纸废液进行资源化利用,以碱木质素或碱性造纸废液为主要原料,化学改性后制备成水煤浆分散剂DLS(改性碱木质素磺酸钠)。对比了DLS与碱木质素在酸性基团含量、重均相对分子质量及热分解温度的差异,选用具有代表性的褐煤、烟煤、无烟煤、半焦制备水煤浆,研究DLS与萘系分散剂对水煤浆制浆性能的影响。结果表明,与碱木质素相比,化学改性后DLS总酸性基团含量从0.35 mmol/g增至1.70mmol/g,重均相对分子质量从2 550提高到16 310,热分解温度升至300℃。在同等条件下制浆,市售萘系分散剂对4种煤的最优添加量为0.5%;DLS对宝日褐煤与神木烟煤的最优添加量为0.5%,对兴义无烟煤与神木烟煤半焦的最优添加量为0.3%,比市售萘系降低40%,表明DLS的性能较优。

兰炭用于水煤浆气化原料可行性研究

利用固定床对兰炭进行气化时,必须使用块状兰炭,在此过程中煤炭转化率较低,气化强度较小,会产生难以处理的含酚废水。从兰炭的煤质分析、成浆性能、反应活性以及气化过程模拟着手,分析了兰炭用于水煤浆气化的可行性。结果表明:通过制浆试验得出兰炭的成浆浓度可达61.5%左右,黏度在300~1100 m Pa·s,添加剂添加量在0.2%~0.6%,浆体各项性能能够满足气化需要。热重分析显示兰炭在1200℃下已反应完全,在特定条件下反应活性良好。ASPEN PLUS软件模拟气化试验显示水炭浆气化可获得较好的气体组分(CO 50.4%,H224.2%)及碳转化率(94.1%)。

有机废液水煤浆制备特性研究

本文研究了5种有机废液的水煤浆制备特性,并在有分散剂和无分散剂条件下与清水对比了各废液的制浆性能。结果表明:本文涉及的5种有机废液,在添加0.3%分散剂的条件下,制备得到最优水煤浆浓度较清水高2%~4%;在无分散剂条件下,几种废液也可制备得到满足气化要求的水煤浆;制备得到的水煤浆表观粘度都随浓度升高而增大,且丙烯酸丁脂浓废液和固定床浓缩废液水煤浆表观粘度增大趋势更加陡峭。

基于AspenPlus的生活垃圾衍生燃料与油漆废渣的等离子体气化模拟研究

本文利用AspenPlus软件建立了等离子体气化模型,针对不同混合比例的垃圾衍生燃料与油漆废渣研究在不同的等离子输入功率、空气加入量、水蒸气/空气加入量对制备合成气特性的影响。结果表明,等离子输入功率的提高有利于气化合成气气体热值的提高,随着油漆废渣比例的提高,可以改变合成气中CO和H_(2)的组分含量,有利于合成气的进一步利用。ER和蒸汽/空气比是影响气化过程的重要因素,当ER为0.35时,合成气产气率最高。当蒸汽/空气比增大时,CO含量逐渐降低。因此应根据合成气的具体利用方式,控制气化剂的种类和用量。

H形梁-工形柱弱轴箱形节点域连接节点单调加载试验研究

提出了一种新型的适合于H形梁与工形柱弱轴箱形节点域连接节点的构造形式,该连接属于后Northridge连接方式。试验中共设计梁端标准、梁端加盖板、梁端截面削弱和梁端加腋4种不同的处理方式的足尺边框架节点试件。通过单调加载试验,得到各个试件的破坏模式、塑性铰出现位置及节点域组成板件的应力分布情况。试验现象和试验数据分析结果表明,各试件破坏时,塑性铰均出现在远离连接位置的梁截面上,节点域和工字形柱基本处于弹性工作状态,节点域组成板件的应力均较小,其转角延性系数都大于4,塑性转角都大于0.030 rad,说明H形梁-工形柱弱轴箱形节点域连接节点具有较高的延性和塑性转动能力,完全能够实现"强柱弱梁"、"强节点弱构件"及"强节点域"的抗震设计目标。

带悬臂梁段的弱轴连接组合节点循环荷载试验研究

为研究组合效应对带悬臂梁段的箱形节点域弱轴连接节点滞回性能的影响,完成了6个梁柱中节点足尺试件在低周反复荷载作用下的破坏试验,对试验现象、滞回曲线、应变分布、耗能及楼板滑移等进行了分析和比较。试验结果表明,相对于纯钢节点,组合节点使得梁中和轴上移,从而增大梁下翼缘焊缝破坏的风险,对梁上翼缘焊缝则可以起到保护作用;组合节点的荷载-位移滞回曲线较纯钢节点的饱满,且承载性能更加稳定,刚度有大幅提升;拼接处翼缘焊缝破坏后,腹板螺栓均出现大量滑移;尽管采用抗剪程度为50%的部分抗剪连接,楼板滑移量均不足0.5 mm,且栓钉在试验过程中均未破坏。另外,耗能能力从滞回曲线包围面积与能量耗散系数两个指标来分析得到了相悖的结论,耗能能力大小的评价方法有待商榷。

H型钢柱弱轴连接组合节点抗震性能试验研究

为研究H型钢柱弱轴连接组合节点的抗震性能,采用柱顶加载模式完成了5个栓焊混合连接的不同构造形式的足尺十字形节点的循环加载试验,对各试件的试验现象、滞回曲线、延性、耗能及楼板滑移进行了分析。结果表明:焊接质量是避免节点脆性破坏的首要保证;各试件的层间位移角均达到了0.04 rad,其中有4个试件的梁端对应弯矩大于0.8Mp,满足美国AISC的要求;加腋型组合节点试件破坏形式为柱屈曲,滞回曲线饱满,其余各试件由于梁下翼缘焊缝不同程度的破坏,腹板连接螺栓出现滑移,滞回曲线呈现反S形,但梁上翼缘焊缝均保持完好,故负弯矩作用下的延性优于正弯矩作用下的;各试件能量耗散系数随着位移的增加而逐渐增大;当抗剪连接度达到50%时,在整个加载过程中栓钉均保持完好,且楼板与钢梁的相对滑移基本不足1 mm,可忽略不计,说明采用部分抗剪连接对所给出的节点形式具有可行性。

带混凝土楼板的钢框架梁柱弱轴连接节点滞回性能试验研究

为研究组合效应对梁柱弱轴连接滞回性能的影响,进行了梁端截面形式分别采用标准型、削弱型、盖板加强型、扩大翼缘型及加腋型的5个纯钢中节点及5个部分抗剪连接的钢-混凝土组合中节点试件的循环荷载试验。对各试件的试验现象、破坏特征、滞回曲线、钢梁应力(应变)分布及耗能进行了分析。结果表明,除了加腋型试件,钢-混凝土组合节点试件梁下翼缘焊缝均发生不同程度的开裂,但梁上翼缘焊缝及腹板螺栓仍可继续承担较大荷载,而纯钢节点试件梁上下翼缘焊缝均出现开裂,承载力迅速降低;纯钢节点的滞回曲线较组合节点的更为饱满,钢-混凝土组合节点试件的滞回曲线受到腹板螺栓滑移的影响而逐渐呈反S形;正弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面中和轴显著上移,梁下翼缘应变水平基本高于纯钢节点的;梁端削弱型节点能较有效地实现塑性铰外移,且其滞回曲线最为稳定,推荐优先选用;焊接质量是影响节点滞回性能的关键,建议蒙皮板采用抗层间撕裂的Z向钢材。