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。

配筋PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料梁柱边节点抗震性能试验研究

改善工程材料韧性和耐久性,提高框架梁柱节点抵抗变形和破坏的能力,是提高框架结构抗震韧性的有效途径之一。采用PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料代替普通混凝土应用到梁柱边节点,考虑轴压比和加密区体积配箍率的影响,设计6个配筋PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料、1个配筋单掺PVA纤维增强水泥基复合材料和1个钢筋混凝土梁柱边节点试件进行拟静力试验,分析其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、钢筋应变和梁端塑性铰区转角,探讨混杂纤维的加入对梁柱边节点抗震性能的影响。结果表明:与钢筋混凝土节点和单掺PVA纤维增强水泥基复合材料节点相比,PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料节点的承载力高、变形能力大、延性好、耗能能力强,抗震性能显著提升。当试验轴压比从0.12增加到0.24,梁端塑性铰区产生一定的外移,塑性性能发挥更充分,同时试件的变形能力、延性、耗能能力增加。在加密区体积配箍率减小的情况下,试件仍表现出良好的抗震性能。

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。

新型装配式型钢混凝土组合节点非线性分析

通过ABAQUS平台对新型装配式钢混组合节点试件进行有限元建模,基于试验结果,验证了该有限元模型的可靠性,并分析了节点盖板厚度和方钢管宽厚比对节点滞回性能、能量耗散及刚度退化等抗震性能的影响。结果表明:该新型节点具有良好的整体承载力及耗能能力;当增大节点盖板厚度时,试件的承载力、耗能及初始刚度均逐步增大,其峰值弯矩增幅约为17.6%,延性系数呈先增大后降低的变化趋势。当方钢管宽度一定时,节点承载力随着方钢管厚度的增大而增加,最大增幅约15.6%,但方钢管厚度对节点延性影响较小;当方钢管厚度一定时,节点的承载力变化较小,但其延性随着方钢管宽度的增大而增大,最大增幅约为24.2%;同时,方钢管宽厚比对新型节点强度和刚度退化性能的影响较为稳定。

新型带可更换耗能装置预制混凝土梁-柱节点抗震性能分析

该文提出了一种新型的带可更换耗能装置的预制混凝土梁柱节点。该装置主要由上下削弱钢板和开孔削弱H型钢板组成。设计了一个带有可更换耗能装置的试件和一个现浇整体试件,对其开展了梁端循环往复试验研究,探究了该节点的滞回响应、梁纵筋应变、极限承载能力、耗能能力、残余转角和震后可恢复性。试验结果表明,带可更换耗能装置的试件能够将塑性区域从梁柱的核心部分转移到耗能装置上,实现耗能装置耗能;在耗能装置屈服破坏时,梁柱仍为弹性状态;相比于现浇试件其耗能能力高出20%,该装置具有良好的耗能能力和震后可恢复性。

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%。

蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点抗震性能研究

目的 提出一种蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点,探究节点抗震性能及不同因素对其影响规律,为相关设计提供借鉴。方法 理论分析蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点传力机制,建立并验证蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点ABAQUS模型,研究端板厚度、开孔率对节点初始转动刚度、承载能力、耗能能力、延性、刚度退化及破坏形式影响规律。结果 蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点弯矩最终由柱腹板与正向端板抗弯、柱翼缘与侧向端板抗剪承担;剪力最终由高强摩擦型螺栓连接面间摩擦力承担;端板厚度及开孔率越大,节点耗能进入蜂窝梁耗能阶段越早,连接刚度足够时节点抗震性能主要取决于蜂窝梁。结论 提出了蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点弯矩路径传递分配系数计算方法,建议节点端板厚度应大于1倍柱翼缘厚度,开孔率取值为60%~65%。

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。

钢筋混凝土梁柱边节点滞回性能数值模拟

为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏结退化机制,根据损伤理论提出往复荷载作用下黏结滑移本构关系预测模型。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应力云图与试验结果的对比表明:混合强化本构能更好地描述往复荷载作用下钢筋的滞回响应,组合弹簧单元成功地反演了往复荷载作用下钢筋与混凝土的黏结退化特征,往复荷载作用下节点梁中塑性铰的发育导致梁塑性伸长,将对边节点柱造成不利影响,梁柱边节点数值模拟结果与试验结果吻合良好,为准确模拟梁柱边节点的滞回性能提供了理论基础和技术平台。

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。

钢管混凝土柱-钢梁外加强环螺栓连接节点抗震性能有限元分析

为深入研究钢管混凝土柱-钢梁外加强环螺栓连接节点的抗震性能,建立了螺栓连接节点的精细化三维实体有限元模型。在对已有试验成果进行验证分析的基础上,研究加劲肋、螺栓连接数量对节点塑性耗能分配机制的影响。结果表明:当钢材本构后期考虑韧性损伤后,有限元计算结果与已有拟静力试验结果更吻合;CFST-1节点(梁高300 mm,有螺栓垫板)耗能能力最优,但仅达到相应焊接节点的一半;与CFST-1节点相比,CFST-3节点(梁高300 mm,无螺栓垫板)及CFST-2节点(梁高250 mm,有螺栓垫板)的总耗能更低;各螺栓节点的塑性耗能分配机制主要依靠梁耗能,而相应的加强环焊接节点主要依靠梁与加强环耗能;当螺栓节点采用环板加劲肋、4排螺栓以及腹板加劲肋构造优化后,刚度、承载力、延性与相应焊接节点一致,总塑性耗能达到刚接节点的79.1%,基本达到刚接节点的抗震水平。

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。

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.

工字形钢梁-矩形钢管柱单向螺栓节点抗弯承载力理论计算方法

针对工字形纯钢梁和钢-混凝土组合梁分别与矩形钢管柱和矩形钢管混凝土柱采用单向螺栓(也称单边拧紧螺栓)连接形成的4种节点形式,对其在弯矩作用下的受力机理及破坏模式进行分析,讨论导致节点失效的因素。总结节点在弯矩作用下的9种失效模式,包括:单向螺栓拉断、端板受弯屈服、矩形钢管柱壁翼板受拉屈服、矩形钢管柱壁翼板受压屈服、矩形钢管柱壁腹板受压屈曲、混凝土楼板局部压溃、钢筋屈服、矩形钢管柱内混凝土局部压溃、矩形钢管柱壁腹板受压屈服,进而基于破坏模式给出节点各组件承载力的计算公式。对4种节点在不同破坏模式下的正弯矩承载力和负弯矩承载力进行分析,给出节点承载力计算公式。将节点抗弯承载力的理论计算结果与试验结果进行对比,验证理论计算方法的可靠性。

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。

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。

安装偏差对胶合木梁柱植筋节点受弯承载力的影响

胶合木植筋节点在加工和安装时通常会存在些许缺陷和误差,且植筋节点的设计和施工目前尚无标准可循。为了研究含加工缺陷在内的安装偏差对该类节点受弯承载力的影响,明确安装偏差的允许范围,基于理论计算方法初步校核所设计节点的梁端抗弯承载力,然后进行有、无安装偏差节点的有限元分析,并与有安装偏差的试验结果进行对比,运用考虑胶层开裂的有限元分析方法确定安装偏差限值。结果表明:有安装偏差节点的梁端抗弯承载力有所下降;试验中试件的破坏形态主要为植入钢筋屈服、植筋孔洞周围木材破坏及木柱顺纹方向开裂;有限元分析时考虑安装偏差和胶层开裂,则分析结果与试验吻合度较高;相对于通常预留间隙10 mm的节点模型,安装偏差控制在10~25 mm以内时,受弯承载力的降低幅度低于5%。

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。