钢管混凝土双梁节点试验及现场测试

通过钢管混凝土双梁节点的竖向静力加载试验研究 ,揭示了该节点的受力机理和破坏形态 ,并通过实际工程的现场试验研究 ,验证了模型试验的可靠性 .证明了双梁节点具有构造简单、受力明确、施工方便。

基于PDMS结构计算接口的主厂房双梁节点三维分析

结合某电厂具体工程,采用有限元数值分析方法,对不同的双梁节点计算模型进行受力分析,对比Midas和Ansys软件计算结果,柱底竖直向上支座反力Midas与Ansys计算结果的误差均小于1%,梁端部最大弯曲应力值a、b梁Midas计算结果偏大,但能够满足工程计算要求,验证了由三维设计软件导出的结构计算模型中,通过设置刚臂来处理双梁与柱的连接关系是可行的。

钢管混凝土柱钢筋混凝土双梁节点的刚性研究

CECS2890《钢管混凝土结构设计与施工规程》中提出了作为刚性节点的双梁节点,但未给出详细的构造要求。某工程采用了这种节点形式,并对其进行了试验研究。试验结果表明:双梁节点刚性较差。本文针对这一问题,对双梁节点的刚性进行了理论分析,提出了节点刚性判别的一般方法,认为节点刚性与其所在结构的刚度有关。按照这一方法,对双梁节点的刚性进行了评价,指出目前工程中采用的双梁节点构造不能作为刚性节点使用。

宽柱双梁节点抗震性能试验研究

为研究托换后宽柱双梁节点的抗震性能,设计制作了6个1∶2缩尺的宽柱双梁节点,并进行了拟静力循环加载试验,研究了轴压比、纵梁对宽柱双梁节点的承载能力、刚度、耗能及延性等性能的影响。结果表明:混凝土与钢筋之间存在一定的粘结滑移,但节点总体抗震性能良好;轴压比的增大在一定程度上提高了试件的极限承载能力,增大柱顶轴压力提高了节点核心区的抗剪承载力,但节点的延性出现了显著的下降;通过平面宽柱双梁节点与空间宽柱双梁节点对比,平面宽柱双梁节点的极限承载力更优。

仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点抗剪承载力研究

为了研究仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点的抗震性能以及轴压比和节点约束效应对节点核心区抗剪承载力的影响,对4个全焊双梁-柱节点进行了水平低周反复加载试验。将节点域分为上、中、下3个小核心区,通过观测试件在侧向力作用下的破坏形态,研究双梁-柱节点的受力机理,得到节点域下核心区的剪力-剪切变形滞回曲线。从试验的滞回曲线可以看出,节点下核心区最先屈服且下核心区剪切角最大,上核心区次之,剪切变形发展均较为充分。试验结果表明,仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点破坏形式主要为沿节点下核心区对角线的剪切破坏。根据试验和理论分析结果,提出一种考虑轴压比和约束效应影响的双梁-柱节点的抗剪承载力计算公式。

仿古建筑钢-混凝土双梁-柱节点力学性能

针对仿古建筑双梁-柱节点力学性能较差的问题,将其与黏滞阻尼器相结合,形成附设黏滞阻尼器的仿古建筑双梁-柱节点。为研究该类型试件的力学性能,共设计4个节点试件,包括1个仿古建筑单梁-柱节点对比试件和3个典型仿古建筑双梁-柱节点试件,其中2个试件为设置黏滞阻尼器的试件,1个为未设置黏滞阻尼器的试件,进行正弦波荷载快速往复加载试验,分析加载全过程中试件的破坏特性、破坏模式及钢筋应变变化,并对其恢复力曲线、骨架曲线及承载力等力学性能指标进行分析。结果表明:附设黏滞阻尼器可显著改善双梁-柱节点的力学性能,试件滞回曲线更为饱满,双梁-柱节点的极限承载能力提升16.4%~18.1%,延性系数提升13.5%~15.0%,骨架曲线下降段更为平缓。

传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能试验研究与承载力计算

为研究传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能,对传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁中节点和边节点进行低周反复加载试验,分析了双梁-柱节点的破坏特征及影响因素。研究结果表明:传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点的破坏模式主要是下梁与大柱形成的核心区(3区)发生剪切屈服,上梁、下梁与大柱所形成的区域(2区)发生压弯破坏,部分焊缝及其热影响区的母材开裂;轴压比为0.3试件的极限承载力均高于轴压比为0.6的节点试件;相同轴压比下中节点试件的承载力高于边节点试件。给出了节点核心区2区压弯承载力验算公式并推导了节点核心区3区抗剪承载力计算公式,经与试验结果相比较,吻合较好。

动力荷载下传统风格建筑双梁-柱节点抗震性能试验研究

为研究传统风格建筑混凝土双梁-柱节点的破坏特征及抗震性能,进行了2个节点试件的动力循环加载试验,包括一个典型传统风格建筑混凝土双梁-柱节点和一个单梁-柱节点。观察了节点试件的受力过程及破坏特征,研究了试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度及承载力退化、延性和耗能能力,并对其破坏模式进行了分析。研究结果表明:相对于单梁-柱节点,传统风格建筑混凝土双梁-柱节点承载力和刚度较高,其耗能能力和位移延性略小于单梁-柱节点;两者刚度退化规律基本一致。总体上,传统风格建筑混凝土双梁-柱试件的变形及耗能能力较强,抗震性能良好。在试验研究的基础上,利用ABAQUS软件对传统风格建筑混凝土双梁-柱节点进行了非线性数值模拟,研究了轴压比、混凝土强度、上下梁间距等参数对其力学性能的影响。结果表明:随混凝土强度和上下梁间距的增大,试件的承载力随之提高;随轴压比增大,试件的承载力有一定提高,但延性降低;随混凝土强度的提高,延性逐渐降低。

钢结构仿古建筑双梁柱中节点的受力机理

为研究钢结构仿古建筑双梁柱中节点的抗震性能,对4个全焊双梁柱中节点进行了水平低周反复加载试验。通过观测试件在侧向力作用下的受力过程和破坏形态,分析双梁柱中节点的受力机理。根据梁截面形式的不同,将其分为箱型截面梁与工字型截面梁2类,依据仿古建筑独特的构造特点,将各试件节点核心区划分为上、中、下3个区域。通过量测各区域内的应变大小,分析该类结构节点核心区在侧向力作用下的受理机理及破坏模式,并建立双梁柱节点的斜压杆受力模型。试验结果表明:仿古建筑双梁柱节点的破坏形式主要为沿下核心区对角线的剪切破坏,并通过理论计算分析提出一种考虑轴压比与梁截面形式的双梁柱中节点抗剪承载力修正公式。

全焊传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点抗剪承载力计算

为研究全焊传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点的抗震性能和抗剪承载力,对4个全焊双梁柱节点进行水平低周反复加载试验,包括2个中节点和2个边节点。通过观测试件在侧向力作用下的受力过程和破坏形态,研究圆钢管柱-箱形截面双梁节点的抗震性能和受力机理。通过量测节点核心区范围内的应变大小,并观测上核心区、中核心区和下核心区屈服的顺序,分析结构节点核心区在侧向力影响下的破坏模式,研究双梁柱节点的斜压杆受力机理。试验结果和理论计算分析表明:全焊传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点破坏主要发生在下节点核心区,为沿对角线的剪切破坏。根据试验结果,推导出考虑轴压比影响的圆钢管柱-箱形截面双梁节点抗剪承载力算式。

附设粘滞阻尼器的传统风格建筑钢结构双梁-柱节点动力试验研究

将减震技术应用到传统风格建筑钢结构中,在梁-柱节点位置以粘滞阻尼器替代“雀替”。设计了三个传统风格建筑钢结构双梁-柱节点,包括两个附设粘滞阻尼器的节点试件和一个无阻尼器的对比节点试件,模型比例均为1∶2.6。通过周期性动力加载试验研究了滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力以及刚度退化等抗震性能指标。试验结果表明:附设粘滞阻尼器的传统风格建筑钢结构节点试件的滞回曲线更加饱满,耗能能力优于无阻尼器的对比节点试件,峰值荷载相比提高了34%~46%;各节点试件的位移延性系数介于1.79~1.96,表明附设粘滞阻尼器对节点试件位移延性系数的影响较小;有控节点的等效粘滞阻尼系数是无控节点的1.1~1.5倍,说明设置于梁-柱节点处的粘滞阻尼器发挥了良好的抗震性能。

传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力影响参数灰色关联分析

为研究传统风格建筑混凝土梁-柱节点的破坏特征及力学性能,进行了2个节点试件的动力循环加载试验,包括1个传统风格建筑混凝土双梁-柱节点试件和1个单梁-柱节点对比试件,获得了试件的恢复力特征曲线。基于试验研究结果,采用ABAQUS软件建立试件三维有限元模型,在验证模型结构合理性的基础上,结合灰色系统理论的关联分析方法,以轴压比、混凝土强度、上下梁间距及配箍率等关键参数为关联因子,对影响传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力的关键参数进行关联度计算,得出了各参数对其承载力影响权重排序。结果表明:相对于单梁-柱节点,传统风格建筑混凝土双梁-柱节点承载力及耗能能力较高,滞回曲线更饱满,但其位移延性略小于单梁-柱节点;总体上,传统风格建筑混凝土梁-柱试件节点域的变形及耗能能力较强,抗震性能良好;传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力关键影响因素的权重依次为混凝土强度、配箍率、型钢强度、轴压比;所得结论为传统风格建筑力学性能及承载力计算的进一步研究提供了新思路。

传统风格建筑钢-混凝土组合梁-柱节点动力循环荷载试验研究

通过采用快速动力加载方式,对2个传统风格建筑钢-混凝土组合梁-柱节点进行试验研究,获得了该类型节点的恢复力特征曲线、骨架曲线等抗震性能指标及加载全过程破坏特征。研究结果表明:采用钢-混凝土组合结构的传统风格建筑具有优良的抗震性能;相对比单梁-柱节点,双梁-柱节点的承载力刚度较高,滞回曲线更饱满,但其延性性能略低于单梁-柱节点;位于外围檐柱的双梁-柱构造形式具有与圈梁相类似的可加强结构整体性能的作用。研究结果可为传统风格建筑在实际工程中的应用提供有益的参考。

金玉兰广场酒店结构设计

金玉兰广场酒店是一幢52层超高层酒店建筑。层48以下结构采用钢筋混凝土框架-核心筒体系,以上采用钢框架-钢筋混凝土筒体,建筑高度226m。由于建设单位原因,在施工到层34时,业主建议再加建3层,共14.4m高,办公用途;顶部钢架40m。针对工程特点和过程中发生的重大设计变更情况,重点介绍了塔楼的结构方案、线性与非线性分析、顶部巨型钢架的设计;过渡层、型钢混凝土和钢结构两种结构形式的梁柱节点、万向铰接柱脚等设计中需要解决的相关问题。

仿古建筑钢结构双梁-柱边节点抗震性能试验研究

为研究仿古建筑钢结构双梁-柱边节点的破坏特征和抗震性能,进行了4个比例为1/2的边节点低周反复荷载试验,观察了节点的受力过程及破坏形态,分析了该类节点的荷载-位移滞回曲线、承载能力、变形性能、刚度退化和耗能能力等力学特性。结果表明:仿古建筑钢结构双梁-柱边节点试件在加载过程中形成了上、中、下核心区;节点变形主要发生在下核心区,而中核心区和上核心区的变形很小,始终处于弹性阶段;梁截面形式不同时节点破坏形态有所不同,箱形截面梁节点下核心区出现'X'形的严重扭曲破坏或上部箱形截面柱和内环板连接的焊缝断裂;工形截面梁节点则是阑额上翼缘与节点核心区连接的焊缝断裂;节点的位移延性系数介于1.98~3.61之间,等效黏滞阻尼系数介于0.227~0.387;随着柱轴压比由0.3增大到0.6,节点承载力有所降低。

传统风格建筑钢结构双梁-柱中节点抗震性能试验研究及有限元分析

设计并制作了4个比例为1∶2的传统风格建筑钢结构双梁-柱中节点模型,通过低周反复荷载试验研究其抗震性能,得到了传统风格建筑钢结构双梁-柱中节点的破坏形态、滞回特性、延性等指标。研究表明:传统风格建筑钢结构双梁-柱中节点试件在加载过程中形成了上、下2个小核心区和中间短柱三个区域,其典型破坏形态是节点下核心区在压剪复合应力作用下的剪切破坏。试件变形以下核心区最大,其次为中间短柱。基于试验研究,利用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性数值模拟分析,得到的节点破坏形态、应力分布及滞回曲线与试验结果较为吻合。

传统风格建筑钢结构单梁柱中节点和双梁柱中节点试验研究及有限元参数分析

为研究传统风格建筑钢结构节点的抗震性能以及各设计参数对节点受力的影响,设计制作了缩尺比例为1∶2.6的1个传统风格建筑钢结构单梁柱中节点SBJ-1和1个传统风格建筑钢结构双梁柱中节点DBJ-1,并对其进行了动力加载试验,根据试件破坏过程以及试验所得的滞回曲线和骨架曲线,分析节点的破坏模式、受力特点,并对SBJ-1试件和DBJ-1试件的抗震性能进行对比。试验结果表明:节点的屈曲变形都集中于梁端,试件最终破坏缘于梁端塑性铰区的母材撕裂,DBJ-1试件的刚度和承载能力要显著高于SBJ-1试件。在动力荷载作用下,试件达到极限点后的承载能力降低速度较快,强度衰减和刚度退化速度较快。在试验的基础上,使用ABAQUS有限元分析软件对节点进行了模拟,验证了有限元模型的有效性,通过改变试件轴压比、箱型梁壁厚以及上、下梁间距对节点进行参数分析,结果显示:轴压比越大,试件的刚度和承载能力越低,但影响有限;增大箱型梁的厚度能够显著提高试件的刚度和承载能力;改变双梁柱节点的上、下梁间距时其受力性能影响极小。

基于荷载⁃位移滞回曲线的建筑双梁⁃柱节点抗震性能分析

为准确获取地震发生时建筑结构的变化特征,提高建筑抗震安全性,分析了建筑双梁-柱节点抗震性能。将地震破坏过程分为混凝土初裂、梁柱箍筋屈服、节点承载力达到最大限度、核心区域破坏4个阶段,设定建筑破坏标准,明确梁-柱节点的破坏形式;凭借混凝土强度、水平箍筋、梁端等因素对节点抗震性能产生的影响,设置加载过程中节点基本假设,分别计算双梁自身形变位移、柱变形导致的位移以及核心区变形位移,将3种位移相加,得到整体位移,构建荷载-位移模型。在实验分析中,利用荷载-位移滞回曲线研究节点退化刚度,实验结果表明,刚度随位移的增加逐渐下降;通过最大荷载特征值与延性系数,证明双梁-柱节点抗震性能高于单梁-柱节点;节点下核心区的抗震性能最弱,容易引起建筑形变,但通过增强混凝土强度可有效提高抗震性能。

附设黏滞阻尼器的传统风格建筑钢-混凝土组合梁-柱节点试验研究

通过对6个传统风格建筑钢-混凝土组合梁-柱节点试件,其中包括双梁-柱节点系列及单梁-柱节点系列,在动力循环荷载作用下的试验研究,分析了试件的弹塑性特性及试件在各受力阶段的刚度衰减过程。分析结果表明:双梁-柱试件刚度衰减速率小于单梁-柱试件;附设黏滞阻尼器使试件的刚度及变形能力均有不同程度的提高;各试件刚度衰减均表现出由快到慢的规律;获得了层间位移角的变化与刚度退化之间的关系;试件正、负向弹塑性性能接近,极限层间位移角大于规范规定的限值;附设黏滞阻尼器的试件抗倒塌能力增强;附设黏滞阻尼器的试件耗能能力优于无黏滞阻尼器的试件。由此表明,将消能减震装置与传统风格建筑相结合,可显著提高其力学性能。总体上,结构破坏时形成梁铰机制,符合“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震设防要求。