“互”形装配式节点受力性能的有限元研究

"互"形装配式刚性节点将梁上、下翼缘拼接板交错布置在拼接梁与悬臂梁的外侧,拼接板与梁的焊缝均在工厂完成,现场只进行高强螺栓连接的一种节点形式。为了研究该新型装配式刚性节点的力学性能,通过改变翼缘拼接板宽度、厚度和摩擦系数设计了3组试件,应用ABAQUS软件进行有限元模拟分析。结果表明:拼接板厚度越大试件极限承载力越大,耗能越好;拼接板宽度对试件的受力性能影响不大;摩擦系数对试件的耗能影响明显,摩擦系数越大试件耗能性能越好。综合来看,"互"形装配式刚性节点具有良好的耗能和延性机理。此外,还将有限元结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。

带悬臂梁段拼接的异型节点弱轴连接的抗震性能有限元分析

为研究带悬臂梁段拼接的异型节点弱轴连接形式的破坏形态及抗震性能,应用ABAQUS软件对该异型节点进行分析。分析在柱端位移循环荷载作用下,带悬臂梁段拼接的异型节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数、刚度退化曲线、承载力及延性系数等,并与标准异型节点进行对比。分析表明:与标准异型节点相比,带悬臂梁段拼接的异型节点的承载力和刚度虽有所降低,但位移延性和耗能系数均有显著提高,具有更好的抗震能力。

钢框架梁端加强-螺栓全拼接节点的抗震性能有限元分析

本文应用有限元软件ABAQUS对钢框架梁端加强-螺栓全拼节点的抗震性能进行了分析,分析中考虑了几何非线性、材料非线性、接触非线性、高强螺栓的预拉力、包辛格效应等多种因素的影响,结果表明钢框架梁端加强-螺栓全拼节点可以很好的实现塑性铰的外移,具有良好的塑性转动能力和耗能能力。

带悬臂梁段拼接的梁柱连接有限元分析

在考虑几何、材料、状态三重非线性的基础上,对此类节点钢梁拼接节点承载力不同的两个试件进行精细的三维非线性有限元分析,得出此类节点在单向荷载作用下的P-Δ曲线和在循环荷载下的滞回曲线,并将此类节点的性能与无拼接节点的刚性梁柱连接的性能进行对比。结果表明,拼接节点承载力较低的此类节点有良好的延性、塑性转动能力和耗能能力。

钢梁拼接的摩擦型高强度螺栓连接的计算

本文阐明了在钢结构的设计计算中常用的钢梁拼接的摩擦型高强度螺栓连接的计算方法的不足及原因，并从内力传递与分配的角度（即传力途径）出发，给出了符合受力要求，且更为经济合理的设计与计算方法．

螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构抗震性能评估

为了增强传统钢框筒结构(Steel framed-tubed structures,SFT)的抗震性能和震后功能可恢复能力,提出了螺栓拼接连接可更换耗能梁段-钢框筒结构(Steel framed-tubed structures with bolt-splice-connected repairable link beams,SFT-RLB)。首先给出了SFT-RLB结构构件的设计方法;然后基于OpenSEES平台提出了整体结构的弹塑性数值模型建模方法,通过子结构试验结果验证了有限元模型的准确性;继而设计了SFT和SFT-RLB结构算例,对比了2种结构的弹性和弹塑性性能;最后采用IDA方法对结构算例的抗地震倒塌能力进行评估。分析结果表明,SFT-RLB结构主要通过耗能梁段发展塑性耗散地震能量代替裙梁端部形成塑性铰,其耗能能力和变形能力均明显优于SFT结构。大震作用下,裙梁中设置的耗能梁段充分进入塑性耗散地震能量,可以有效地减小结构的基底剪力和层间侧移角,从而降低结构的地震作用,减轻主体构件的损伤程度。SFT-RLB的残余层间侧移角小于试验测得的可允许更换残余侧移角,证明结构具有震后功能可恢复潜力。算例SFT-RLB的修正倒塌储备系数ACMR远大于允许值ACMR10%(βTOT),揭示了SFT-RLB结构具有足够的抗倒塌能力储备。

快速装配式工字钢钢梁连接的抗剪承载力研究

提出一种快速装配式工字钢梁的悬臂梁段拼接节点,该节点由悬臂梁段、横隔板、加劲肋组成。通过改变加劲肋厚度和肢长、横隔板厚度和锚固长度、T形凸起区长度、剪跨比、截面尺寸、补强方式和试件加载方式。利用ABAQUS软件,分析了该设计节点的破坏模式和受力机理,得到了荷载-位移曲线。研究结果表明:改变上侧加劲肋厚度、T形凸起区长度和补强方式对节点的抗剪承载力影响较大,T形凸起区长度设计为170 mm(T形凸起区长度/腹板高度的一半=0.85)时,或凸起位置设置加劲肋,可以防止集中力位置的腹板发生局部屈曲,且节点抗剪承载力与原截面基本相当;角钢形加劲肋可加强腹板,并有效防止连接部位发生局部屈曲。

《高层民用建筑钢结构技术规程》修订纪要

我国《高层民用建筑钢结构技术规程》执行的是国家抗震规范的规定,按小震弹性设计选择截面。抗震框架设计均考虑强柱弱梁要求,支撑框架柱计算长度取1.0但控制支撑保持较低应力比,抗强震时对梁柱连接加强或采用RBS连接,柱连接板焊缝端部围焊,梁腹板用螺栓连接。上、下翼缘过焊孔取相同高度。梁柱连接的计算,将梁腹板连接划分为受弯区和受剪区。高强螺栓连接计算考虑多种破坏模式。构件连接系数对不同情况区别对待。对支撑框架和钢框架-混凝土核心筒的抗震设计,分别规定了不同的框架部分的剪力分担率。中心支撑长细比限值对Q235取120。节点域强度计算在考虑框架柱的剪力和轴力时仍采用近似方法。

节点设计中的若干问题探讨

节点设计属于承上启下的工作,不仅要根据结构设计思路选用正确的计算方法,而且要根据具体工程的施工要求选择节点形式。同时在节点设计过程中还需校核结构设计中杆件选型的合理性。

带悬臂梁段拼接的梁柱连接循环荷载试验研究

为了检验带悬臂梁段拼接的梁柱连接抗震性能,对4个试件进行了循环加载试验。试验侧重于对拼接节点的研究,采用10.9级高强螺栓摩擦型连接,翼缘和腹板全部拼接。试验结果表明:螺栓拼接节点的延性远好于梁柱焊缝连接;较弱的拼接节点产生较大的塑性变形;接触面的滑移摩擦、螺栓与孔壁的挤压和翼缘拼接板的屈曲都使连接具有良好的耗能能力;但滑移伴随有剧烈的响声,会使人产生心理恐慌。根据试验结果提出了设计建议:尽量将拼接设计得弱些,可以提高梁柱连接的转动能力,减少地震作用向梁柱连接焊缝的输入,延缓焊缝的脆性破坏。

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。

新型梁柱拼接外套筒式节点抗震性能研究

为解决传统方钢管柱-H型钢梁连接节点焊缝量较大、装配不便和抗震性能较差等问题,提出了一种新型梁柱拼接外套筒式节点.通过足尺寸拟静力试验和ABAQUS有限元模拟,考察了节点的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线和耗能性能等,并分析了轴压比、角钢及加劲肋板厚、外套筒板厚3个参数对其抗震性能的影响.结果表明:该节点在循环加载后期梁端出现了塑性铰,符合"强柱弱梁,强节点弱杆件"的设计原则;节点滞回曲线较为饱满,延性系数达到9.06,耗能系数为0.264~0.328,新型节点抗震性能良好;角钢及加劲肋板厚是影响节点抗震性能的重要因素,在12 mm厚度时得到最优线位移延性系数为11.24.

高层钢框架新型梁柱节点抗震性能试验研究

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则,按照有效控制梁上塑性铰位置的思路,采用带悬臂梁段拼接的节点形式,并使塑性铰形成在拼接处。对这种节点形式进行反复荷载历程下的两组试件破坏试验,测试构件相关的力学性能,探讨梁柱节点的滞回性能及其极限承载力。结果表明,采用带悬臂梁段拼接的构造形式,可以控制塑性铰的形成位置,降低连接焊缝发生脆性破坏的可能性,较大程度地改善节点抗震性能。