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%。

新型异形钢管混凝土结构可更换剪切板式节点抗震性能研究

提出了一种新型异形钢管混凝土结构剪切板式节点,制作了2个可更换剪切板式梁柱节点进行拟静力试验与有限元分析,获得了2个节点的滞回曲线、延性性能和耗能能力等力学性能指标。研究表明:不同开孔形式的剪切耗能板会造成不同的破坏模式;采用腰孔型剪切耗能板的新型异形钢管混凝土结构剪切板式节点的延性性能和耗能能力较好。在试验和数值模拟的基础上,研究了板件间摩擦系数对节点抗震性能的影响,当摩擦系数增加至0.30时,节点抗震性能更好。

壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点抗震性能研究及设计建议

以壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点为研究对象,进行两个足尺试件的拟静力试验,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线,并研究节点承载力、延性、耗能能力和刚度退化等指标。试验结果表明:试件破坏模式分别为侧板外梁端形成塑性铰、节点核心区侧板开裂及轻微鼓曲;试件滞回曲线稳定饱满,曲线呈现梭形,试件延性系数为3.11~3.53,等效黏滞阻尼系数大于0.4,具有良好的耗能能力;刚度退化较稳定,具备较好的抗侧能力。在验证有限元模型合理的基础上,通过有限元变参分析此类节点的滞回性能,结果表明:增加侧板厚度或侧板外伸长度可提高嵌入式双侧板节点的承载力及延性。最后结合试验和有限元变参分析结果,针对此类节点提出设计建议。

轴压比和面承板厚度对混合节点抗震性能的影响

为了研究新型柱全截面隔板式钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合框架节点形式的抗震性能,考虑不同轴压比和面承板厚度的影响,对2组共6个3/4比例的梁柱节点进行低周往复加载试验研究.试验中所有试件均发生设计预期的节点剪切破坏,滞回曲线呈弓型,表明节点具有良好的抗震性能.试件最终因节点区的混凝土开裂剥落而丧失承载力.试验结果表明,当轴压比为0~0.25时,随着轴压比的增大,RCS节点开裂荷载有所增大,峰值荷载前斜裂缝数量减少、宽度减小,试件的承载力、刚度和耗能能力均有所提高.节点域柱纵筋黏结应力随轴压比增大而减小,表明节点域内黏结状况有明显改善.相较于单向面承板试件,双向面承板试件在承载能力、延性和耗能能力方面均表现出显著提高;当双向面承板厚度由6 mm增加至10 mm时,试件峰值承载力和刚度的提升幅度相对有限.

可更换波折钢板剪切耗能型柱脚节点的滞回性能分析

针对传统钢框架在地震作用下底层柱脚容易产生塑性损伤的问题,为实现震后结构功能的快速恢复,提出一种可更换波折钢板剪切耗能型柱脚节点.采用经试验验证的有限元数值计算方法,建立新型柱脚节点的有限元模型.通过对此柱脚节点进行往复加载分析,研究了其滞回性能、应力发展及塑性损伤分布规律,考察了波折钢板宽高比bc/hc、高厚比hc/tc、波形比Ca/Cl及钢柱轴压比n等参数对节点滞回性能的影响规律,给出了关键参数的选取建议,并基于简化受力模型提出了节点承载力计算公式.研究发现:柱脚节点的滞回曲线较为饱满,表现出良好的耗能能力;在往复加载过程中,塑性变形集中在波折钢板上,其他部件均未发生屈服,震后只需更换受损伤的剪切耗能装置即可实现柱脚节点功能的快速恢复.参数分析表明:波折钢板宽高比bc/hc、高厚比hc/tc对柱脚节点承载力和滞回性能影响较大,在初步设计时建议采用0.5≤bc/hc<1.0、hc/tc≤90的波折钢板,同时需控制钢板提供的极限承载力不超过框架柱的边缘屈服承载力,以保证钢柱不发生屈服;钢柱轴压比的增大会加剧P-Δ效应的影响,使得节点承载力显著下降,因此要合理控制轴压比,建议轴压比取值n≤0.4;波折钢板波形比在合理取值下对节点的滞回性能影响不大,推荐取0.1≤Ca/Cl≤0.2.总之,波折钢板剪切耗能型柱脚节点具有承载力高、耗能能力强、损伤控制等特点,在合理设计下可达到减小结构损伤、实现震后可快速修复的目的.

WCFT柱-钢梁节点抗震性能试验研究

提出了壁式钢管混凝土(WCFT)柱与钢梁连接的侧板式节点。为研究其抗震性能,设计了3个侧板式节点足尺试件进行拟静力试验,分析试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化和节点域应变。试验结果表明:3个节点试件的节点域均处于弹性阶段,满足侧板水平及竖向强度比的侧板式节点试件破坏形态为梁端塑性铰破坏,发生梁端塑性铰破坏的节点试件具有较好的变形和耗能能力;侧板水平或竖向强度比不足100%的侧板式节点试件呈现脆性破坏特征。在试验研究的基础上,结合梁端内力传导机制提出了侧板式节点在节点域外的三种破坏模式及相应判别公式,与试验结果基本吻合,从而为工程设计提供参考。

装配式外套筒-加强式外伸端板组件梁柱连接节点抗震性能试验研究

针对装配式外套筒-加强式外伸端板组件梁与柱连接节点试件进行低周往复加载、单调加载试验,研究节点的受力机制、破坏模式、承载能力、耗能能力、延性和刚度退化等抗震性能。研究结果表明:节点初始转动刚度随外套筒壁厚的增加而增大,当外套筒壁厚由12mm增大到14mm时,节点初始转动刚度增大约17%。增大外套筒壁厚延迟节点的刚度退化速度;梁与柱采用高强螺栓外伸端板组件连接,可以提高节点的变形和耗能能力。梁柱对拉螺栓连接产生一定的"对拉效应",使节点具有较大的转动能力,试件转角均超过0.035rad,可以满足"强节点"和大震对连接节点转动能力的要求;但是过于显著的对拉效应,使节点产生滑移,滞回环由"弓形"过渡到"反S形",节点的耗能能力下降。设计中应通过选择合理的螺栓直径和外套筒壁厚、合理控制对拉螺栓的伸长值、减少外套筒与柱壁间的加工误差等措施,提高节点的刚度以及耗能能力。

方钢管再生混凝土框架节点抗震性能试验研究

为研究方钢管再生混凝土柱—再生混凝土梁节点的抗震性能,对4个不同构造措施的方钢管再生混凝土柱—再生混凝土梁节点进行了低周反复加载试验,对试件破坏过程及模式进行了细致的观测,并对滞回曲线、骨架曲线、承载能力、耗能能力、延性性能及刚度退化等多项抗震性能指标进行详细分析,以此揭示不同的节点构造措施对方钢管再生混凝土柱—再生混凝土梁节点抗震性能的影响。研究结果表明:各试件的滞回曲线均较饱满,试件的受力过程均可分为弹性阶段、弹塑性阶段和破环阶段;增设节点板或加强环等措施能够提高试件的承载能力与初始刚度;各试件的平均位移延性系数在2.42~3.24具有较好的延性性能;各试件在破坏状态时的等效粘滞阻尼系数均在0.50以上,表明该型节点具有良好的耗能能力;随着加载目标位移值的不断增加,刚度退化规律呈现出先快后慢的特点。

刚性柱外传力式梁柱节点数值分析

针对传统刚性梁柱节点进行加固,建立刚性梁柱外传力式节点三维有限元模型,分析该类节点在静力荷载下的位移变化和应力分布情况及破坏形式。对有无传力板节点进行了比较分析,同时也分析了刚性柱外传力式梁柱节点在不同柱轴力、传力板厚度、传力板宽度时的极限承载力,得到该类节点极限承载力变化规律。研究表明:主要应力分布不再集中在梁柱连接处,主要的应力转移到了传力板上和传力板连接处的梁翼缘上,并且梁柱连接处应力较小。在同样的梁端荷载作用下,刚性梁柱外传力式节点的钢柱管壁并未发生变形。由此可以看出,增加传力板使得节点域应力得到了改善,实现了柱外传力。另外,刚性梁柱外传力式节点的极限承载力明显高于传统刚性梁柱节点。计算结果发现传力板的厚度(宽度)以与梁翼缘厚度(宽度)相等为宜,传力板厚度(宽度)过小,传力不明显,节点承载力低,易破坏。当传力板厚度(宽度)大于梁翼缘厚度(宽度)时,传力板的加固效果并不明显。本文研究为今后节点的加固工程应用提供参考依据。

T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点抗震性能试验研究

为研究T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点的抗震性能,按1∶2的比例设计并制作9个试件进行低周往复荷载试验,观察试件受力过程和破坏形态,得到试件的滞回曲线和骨架曲线,分析节点的荷载特征值、延性、耗能性能和刚度退化。结果表明:此类节点滞回曲线饱满,延性系数均大于3.48,黏滞阻尼系数均大于1.5,具有良好的抗震性能;增加牛腿长度能提高节点的初始刚度和极限荷载;增加端板厚度和设置加劲肋,节点的极限荷载和耗能性能提高,且加劲肋对薄端板的影响比厚端板显著;增大螺栓直径能提高初始刚度,但对节点承载力影响有限。

带节点板角钢连接梁柱节点试验研究

带节点板角钢连接梁柱节点具有较为广泛的应用,但目前对此类节点的力学性能尚缺乏完备的理论和试验研究,在设计中往往将此类节点简化为铰接连接或其他类型的连接形式。通过试验研究和有限元分析对其抗弯性能进行研究。对具有3种构造形式的带节点板角钢连接梁柱节点分别进行静力试验和滞回试验,得到每个试件的弯矩-转角曲线和破坏形态;利用有限元分析带节点板角钢连接梁柱节点在力学性能上与其他节点形式的不同。

柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱抗震稳定性研究

基于损伤控制理念,提出了一种盖板式滑移摩擦柱端节点,该节点利用滑移摩擦代替材料屈服耗能,达到避免构件损伤的目的。为研究在柱端设置该节点H型钢柱的抗震稳定性能,设计并制作2个1/2缩尺的H型钢柱试件:一个试件为普通H型钢柱;另一个试件为柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱,并进行低周往复加载试验。试验结果分析表明:在低周往复加载作用下,柱端设置盖板式滑移摩擦节点的构件,仅翼缘盖板发生塑性变形及黄铜摩擦板出现磨损,钢柱未发生损伤;其极限承载力相较于普通H型钢柱低10%;滞回曲线饱满,刚度与耗能能力与普通H型钢柱相差不大,表现出良好的抗震性能。有限元模拟结果与试验结果基本吻合,并通过有限元模拟分析盖板厚度对设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱受力性能的影响,研究结果表明:合理设置盖板厚度,在提高柱承载力的同时,保证了节点的摩擦耗能,使得钢柱得到有效保护,达到了预期的损伤控制目标。

钢框架柱外传力式节点试验研究

钢框架柱外传力式梁柱节点是一种新型节点形式。为研究这种新型节点形式受力性能,共进行了4个模型静力加载试验,共两组,一组未增设传力板并且尺寸相似;另一组设有传力板,作为比较。分析增设传力板与未增设传力板的破坏特征以及承载力变化情况。试验结果表明:传统节点破坏发生在柱翼缘和梁柱连接处,而新型节点最后破坏不再是柱翼缘和梁柱连接的焊缝处,而是转移到传力板和梁翼缘连接处,新型节点的极限承载力比传统节点提高142.6%,梁端极限位移下降36%。研究结果表明:传力板对节点进行加固起到了很好的效果,可保护节点,实现柱外传力,提高承载力。本文研究为今后节点的加固工程应用提供参考依据。

方钢管混凝土平面框架的恢复力模型研究

为了研究方钢管混凝土框架的滞回性能,进行了3榀采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架拟静力试验,分析了轴压比和梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响。结果表明:试件的滞回曲线均为饱满的梭形;增大轴压比,可以提高框架的耗能能力,但降低了框架的延性和水平承载力;增大梁柱线刚度比,可以提高框架的水平承载力,但会降低框架的延性和耗能能力。在试验研究基础上,结合理论分析,提出了适用于穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的简化恢复力模型。恢复力模型所得滞回曲线与试验滞回曲线吻合较好。

考虑楼板刚度贡献的梁柱节点半刚性连接弯矩-转角神经网络模型

首先对已有钢结构梁柱节点半刚性连接弯矩-转角经典模型存在的不足进行了述评;然后采用非线性有限元方法对有无楼板刚度贡献的外伸端板半刚性连接节点进行了非线性仿真分析,把获得的这种节点半刚性连接弯矩-转角关系与常用梁柱节点半刚性连接弯矩-转角经典模型进行了对比分析;最后运用神经网络智能算法,首次提出了考虑楼板刚度影响的十参数梁柱节点外伸端板半刚性连接智能模型。研究结果表明:楼板的存在增大了梁柱节点刚度,减少了节点相对转动,使得实际工程中存在楼板刚度影响的半刚性连接弯矩-转角关系与现有半刚性连接弯矩-转角模型计算得到的弯矩-转角关系存在着较大误差;提出的十参数半刚性连接弯矩-转角神经网络模型能较好地模拟这种节点实际受力和变形情况;提出的智能模型具有较高精度和计算效率,同时也具有可靠性、有效性和实用性。研究结果可为考虑楼板刚度贡献的其他半刚性连接形式的弯矩-转角关系的进一步研究以及在实际工程中的应用提供参考。

贯通式梁-柱端板连接节点弹性刚度计算

以组件法为基础,提出贯通式梁-柱端板连接节点弹性刚度的理论计算方法。该方法考虑端板有加劲肋、端板无加劲肋两种构造形式,考虑梁腹板、翼缘、高强螺栓以及柱端板对节点刚度的贡献,计算的弹性刚度与试验结果符合很好,验证了该方法的可行性与有效性。

不同内固定物用于Lisfranc关节中间柱损伤内固定治疗的疗效对比

目的分析Lisfranc关节中间柱损伤时以不同内固定(螺钉、钢板、克氏针)行内固定治疗的效果。方法以2011年1月~2016年12月期间我院收治的145例Lisfranc关节中间柱损伤者为观察对象,所有患者均行内固定治疗,随机分为三组,观察1组49例(行螺钉内固定)、观察2组48例(行钢板内固定)、对照组48例(以克氏针行内固定),术后对患者随访1年,观察患者骨折恢复情况,采用骨科足踝学会(AOFAS)标准评估足功能恢复,比较三组患者疗效差异,记录患者骨折愈合时间,以视觉模拟评分法(VAS)对患者疼痛程度进行评分,统计术后患者并发症(足弓塌陷、感染、创伤性关节炎等)发生情况。结果观察2组恢复优良率为83.33%高于对照组的52.08%、观察1组的65.31%,差异有统计学意义(P<0.05)。各组术后疼痛程度、骨折愈合用时有明显差异,且以观察2组患者愈合用时短、疼痛轻,差异有统计学意义(P<0.05)。观察2组并发症发生率为6.25%低于对照组的27.08%、观察1组的16.33%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 Lisfranc关节中间柱损伤以钢板行内固定,患者关节功能恢复好,并发症少、骨折愈合快。

方钢管柱-H型梁柱外传力式节点抗震性能参数分析

在静力试验与有限元分析的基础上,采用ANSYS软件,针对方钢管柱-H型梁柱外传力式节点考虑传力板宽度的不同,建立了5个有限元模型,对比分析了节点的塑性转动能力、承载力、延性、应力分布等抗震性能。分析结果表明:对方钢管柱施加0.4倍屈服压力的恒定轴向压力,对梁端施加同步往复荷载,当传力板宽度取梁翼缘宽度的0.75~1.25倍时,柱外传力式节点具有较好的抗震性能,为节点传力板宽度的抗震设计提供了依据。

钢管混凝土柱-钢梁边柱外加强环螺栓连接节点抗震性能

传统钢管混凝土柱-钢梁外加强环焊接节点,由于环板上应力集中现象严重,环板与钢梁连接处易出现撕裂破坏。为此,提出了一种装配式螺栓连接节点形式,即将钢梁伸入上下外环板之间,钢梁翼缘与斜直边环板采用高强度螺栓连接,改变节点连接处传力路径,改善环板受力性能。进行了3个边柱节点拟静力加载试验,研究H型钢梁截面高度、外环板与H型钢梁翼缘高强度螺栓连接处盖板加设与否对节点抗震性能的影响。研究表明,外环板形状设计合理,外环板上塑性损伤可以忽略;在钢梁翼缘与外环板螺栓连接处内侧设置盖板,可使梁端塑性铰外移到环板范围之外的梁截面上,有效提高节点耗能能力。

含结构节点的地铁车站空间受力分析

南京地铁一号线某车站一、二号线换乘站 ,地铁二号线区间和规划的公路隧道斜交穿过车站地下二层 ,车站节点多 ,结构受力复杂。采用传统的平面简化法显然难以确定车站各种构件受力情况。本文提出采用梁 板 柱空间单元模型 ,利用通用程序ALGOR ,对车站进行空间受力分析 ,并将结构节点处梁、板、柱内力与一般地段进行比较 。