盖板式外加强环圆钢管柱-H形钢梁节点抗震性能的有限元分析

为研究盖板式外加强环圆钢管柱-H形钢梁节点的破坏特征和抗震性能,设计了柱径厚比、柱环径厚比、柱梁径宽比及梁腹板高厚比四类参数,通过ABAQUS软件对其进行有限元分析,探讨各参数对节点破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性性能及耗能能力的影响。结果表明,该类节点破坏模态受各参数变化的影响,在节点核心区剪切破坏和梁端塑性铰破坏之间转变;节点的滞回曲线饱满,具有较好的延性和较强的能量耗散能力;骨架曲线、刚度退化受柱径厚比的影响显著;节点的极限承载力随着柱径厚比、柱梁径宽比及梁腹板高厚比的减小均有不同程度的提高。

拼接外套筒式方钢管柱-H形钢梁框架静力性能研究

为解决传统钢结构梁柱节点焊缝过多、现场施工复杂等问题,提出一种全螺栓现场拼接节点。采用该新型拼接外套筒式方钢管柱-H形钢梁装配式半刚性节点,设计和制作了一个单层单跨门式框架,并完成了梁跨中静力加载试验和有限元分析,考察框架荷载-位移曲线、应变发展规律、破坏模式和承载机制,并通过有限元参数分析,研究带肋角钢厚度及长边尺寸、框架柱距、梁上荷载分布形式、柱轴压比对框架静力性能的影响规律。结果表明:钢框架试件遵循“梁跨中-梁端部-柱及节点区”的变形和破坏顺序。梁跨中应变最大,发生严重屈曲,梁端部及节点区除局部出现轻微变形外,总体应变较小。增设带肋角钢可使梁端塑性铰外移,有效地保护节点区各部件,其上加劲肋的设置是影响框架整体静力性能的关键因素,而带肋角钢厚度及长边尺寸对承载力的提高效果有限。框架柱在高轴压比下,受压侧壁应力较大,建议对该部位进行重点关注并适当采取加强措施。

方钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点力学性能分析

为解决目前节点工艺中常见的构造复杂等问题,采用预制铸钢连接件代替方钢管柱-H形钢梁梁柱节点中的加强构件,形成梁柱铸钢连接节点.该简化节点具有施工方便、焊接热影响小等优点.基于变形协调原理提出方钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点承载力理论,分析可知,梁柱铸钢连接节点所受荷载主要由铸钢连接件环板承担,钢管柱所承担荷载可忽略不计.基于拟静力数值分析可知,方钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点往复加载后,节点域滞回曲线饱满,节点进入塑性后变形能力较强,并且有较好的延性和屈服后强度,有利于提高结构抗震性能,适用于地震区的框架结构.

圆钢管框架柱与H形钢梁连接的节点构造研究

对钢框架结构圆管框架柱与H形钢框架梁连接设置外环板的节点进行了有限元计算,分析研究了圆管框架柱与框架梁连接节点设置的外环板形状、宽度、柱壁厚及柱上应力对框架节点区应力的影响,并对影响外环板的宽度取值因素进行了研究,供同类设计参考。

新型矩形钢管混凝土柱-H钢梁节点性能研究

对某钢结构住宅项目中应用的A型方钢管混凝土柱-H型钢梁节点展开研究,对其微改进后得B型节点。考虑不同轴压比,Abaqus建模分析两者在低周往复荷载作用下节点的滞回性能、刚度强度特征、应力分布及破坏形态,考察了不同截面的钢梁与钢柱组合对节点性能的影响,分析表明两类节点滞回曲线饱满,耗能性能良好,强度刚度特征相仿,应力分布及破坏形态符合抗震设计中“强节点、弱构件”的概念要求,都能应用于实际工程,但B型节点在加工制造、材料节约和建筑适用性上更好。

矩形钢管混凝土柱-H型钢梁边跨节点有限元分析

基于ABAQUS有限元软件,对空鼓下的内隔板式钢管混凝土柱-H型钢梁边跨节点进行数值分析获得试件的荷载-位移滞回曲线,通过与试验结果对比,二者吻合较好,验证了部件之间相互约束、接触作用、材料本构关系等设定的精确性和合理性。且又进一步模拟分析了空鼓占比大小及位置、内隔板厚等参数对存在空鼓的试件节点承载能力与抗震性能的影响规律,结果表明随着空鼓占比大小以及内隔板厚的增加,节点极限承载力会逐渐降低,此外钢管混凝土梁柱节点连接处的焊缝质量,对试件节点的抗震性能有较大的影响,通过上述模拟分析,为今后该类节点在实际工程中的应用提供了理论依据。

扁钢管柱-H型钢梁单边螺栓节点受力性能的参数化分析

对柱壁加强型无内加劲肋扁钢管柱-H型钢梁单边螺栓连接节点的构造开展参数化分析,研究不同梁柱线刚度比、不同端板厚度对节点受力性能及破坏模式的影响。研究表明:不同梁柱线刚度比的节点破坏模式差别较大,当梁柱线刚度比较小时,节点的失效模式为梁端屈曲,随着梁柱线刚度比的增加,失效模式逐渐转换为端板的屈曲;随着梁柱线刚度比的增加,节点的初始刚度、屈服时对应的承载力以及极限承载力均有所增大;随着端板厚度的增加,节点的抗弯性能逐渐改善,极限承载力和初始转动刚度均有所提升,但提升的幅度逐渐减小。

几类方钢管柱-H型钢梁节点力学性能对比

钢结构具有力学性能好、建筑布局灵活、施工周期短等众多优点。同时,大力发展钢结构建筑也是推动建筑工业化转型升级,推广装配式建筑,解决目前国内钢铁产能过剩的有效途径。因此,对于钢结构连接的研究具有重要意义。本文利用ABAQUS有限元分析软件对方钢管柱-H型钢梁节点中的加强套板式节点、加强环式节点、狗骨式节点、普通节点在往复荷载下的力学性能进行了对比研究。结果表明:加强套板式节点破坏形态为梁端塑性铰破坏,塑性铰出现在距柱表面75~175 mm距离处;加强环型节点破坏形态为节点核心区剪切破坏;狗骨式节点破坏形态为梁端塑性铰破坏,塑性铰出现在梁截面削弱处;普通节点为节点域柱表面变形破坏。加强套板式节点、加强环式节点、狗骨式节点、普通节点滞回曲线呈饱满的梭形,均具备良好的力学性能。狗骨式节点因梁截面进行过削弱,其极限承载力最小;加强环节点因加强环的加强作用,又是柱节点域剪切破坏,其承载力明显大于其它节点。

方钢管柱-H形钢梁铸钢节点初始转动刚度研究

为研究方钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点的初始转动刚度,本文在基于变形协调原则的节点承载力理论的基础上,采用变形叠加方法,提出梁柱连接铸钢节点初始转动刚度理论,并推导了初始转动刚度公式.由初始转动刚度理论及公式可知,影响节点初始转动刚度的主要因素是钢管柱尺寸以及梁的高度等.通过改变柱壁厚等参数对5个足尺试件进行分析,其初始转动刚度的试验结果、数值模拟结果与公式计算结果吻合较好,验证了初始转动刚度理论及公式.分别选取钢管柱外径为200,mm、250,mm、300,mm,钢管柱壁厚为8,mm、10,mm、12,mm,铸钢连接件环板高度为35,mm、40,mm、45,mm,H形钢梁梁高为194,mm、219,mm、244,mm,铸钢节点所在层层高为3,000,mm、4,000,mm、5,000,mm,采用ABAQUS软件进行参数化数值分析.参数化数值模拟结果与初始转动刚度公式计算结果吻合较好,其比值在0.895~0.958之间,进一步验证了初始转动刚度理论及公式的有效性.

无内加劲肋扁钢管柱-H型钢梁单边螺栓连接节点加强形式优选研究

扁钢管柱短边尺寸较小,内设开孔加劲肋时易出现混凝土浇筑堵塞等问题。取消柱内加劲肋后节点受力性能欠佳,需要对其构造进行改进和加强。对多种不同加强形式的无内加劲肋扁钢管柱-H型钢梁单边螺栓连接节点的受力性能进行分析。设计柱壁加强、加劲肋加强及梁端加强的5种无内加劲肋扁钢管柱-H型钢梁单边螺栓连接节点,对其受力性能和破坏模式进行有限元模拟分析,获得各节点的破坏形态、极限弯矩、屈服转角、节点刚度特征,并与无加强的节点进行对比。发现柱壁加强对节点刚度、承载力及破坏模式的影响最大,加强后的节点破坏时柱壁没有明显的鼓曲现象,节点的初始刚度与无加强节点相比提高了2~3倍,是不便设置柱内加劲肋时较理想的扁柱-H型钢梁柱节点构造形式。

蜂窝状钢骨混凝土十字形柱-钢梁连接节点性能

为全面探讨梁柱节点的受力性能与变形特性,进行了蜂窝状钢骨混凝土十字形柱-钢梁节点的单调加载试验研究和有限元分析,重点考察典型强、弱节点的承载能力、破坏形态以及轴压比、配箍率等主要参数对节点承载力的影响。结果表明:影响强节点承载力的主要因素是钢梁尺寸和钢材强度,影响弱节点承载力的主要因素是混凝土强度、节点区型钢腹板强度和高厚比。

隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点抗震性能试验

对圆弧加强隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点和基本型异形节点进行循环加载试验,研究了贯通隔板圆弧扩大头构造对异形节点抗震性能的影响,获得了该类节点的破坏模式、滞回性能、承载力和塑性转角等抗震性能参数。基于试验结果和力学分析,建议了异形节点域的抗弯、抗剪计算模型,推导了异形节点域的抗弯、抗剪承载力计算公式。结果表明:基本型异形节点滞回曲线劣化明显,节点在刚度较大、几何突变的箱形梁翼缘对接焊缝边缘脆断;隔板圆弧加强异形节点的滞回曲线饱满,承载能力和刚度退化不明显,主要破坏模式为在隔板圆弧加强区形成塑性铰,梁翼缘对接焊缝延性开裂;加载至节点破坏时,贯通隔板与柱壁板间焊缝未发生撕裂破坏,节点域内轻骨料混凝土未压碎或拉裂,轻骨料混凝土与隔板和柱壁板间未发生剥离或滑移;隔板圆弧加强异形节点的塑性转角可达0.038~0.056rad,承载力较基本型异形节点提高21.5%~56.2%。

自复位圆钢管混凝土柱——钢梁连接节点足尺试验研究

为了减小钢管混凝土柱—钢梁框架结构震后的残余变形,提出了一种腹板摩擦式自复位圆钢管混凝土柱—钢梁连接节点型式。介绍了自复位节点的构造,并对其受力性能进行了理论分析。通过3个自复位节点试件的低周反复加载试验,研究节点在循环荷载作用下的自复位和耗能能力。分析了自复位节点可能的破坏模式,钢绞线预应力和摩擦装置螺栓的预紧力对节点受力性能的影响,还分析了钢绞线预应力的变化规律和节点主要部位应变的变化特点。研究结果表明,腹板摩擦式自复位圆钢管混凝土柱—钢梁连接节点具有良好的耗能和自复位能力。节点初始刚度、临界开口弯矩和自复位能力随钢绞线预应力的增大而提高。节点耗能能力随腹板摩擦装置螺栓的预紧力的增大而提高。

腹板摩擦式自复位圆钢管混凝土柱-钢梁连接节点受力性能有限元模拟及参数分析

为了减小钢管混凝土柱-钢梁框架结构震后的残余变形,提出了一种腹板摩擦式自复位圆钢管混凝土柱–钢梁连接节点形式。介绍了自复位节点的基本构造,并对其受力性能进行了理论分析。采用ABAQUS建立了9个边节点模型,对节点在循环荷载作用下的基本力学性能及耗能特性进行了研究,分析了钢绞线初始预应力、预应力钢绞线距离及数量、螺栓预紧力、摩擦片与梁腹板之间的摩擦系数等参数对节点受力性能的影响。结果表明,腹板摩擦式自复位圆钢管混凝土柱–钢梁连接节点具有良好的耗能和自复位能力;节点的初始刚度、临界开口弯矩和自复位能力随着钢绞线初始预应力、钢绞线的数量的增大而提高;节点耗能能力随着螺栓预紧力、摩擦片与梁腹板之间的摩擦系数的增大而提高。

新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

基于已有的异形钢管混凝土-钢梁节点,提出并设计了带侧板连接新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点。通过拟静力加载试验,系统分析了新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点的受力机理及抗震性能,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、承载能力等各项抗震指标。同时探讨了在低周反复荷载作用下,节点破坏特征及抗震性能。结果表明:随着荷载的增加,节点在屈服以后能够产生较强的耗能能力,具有良好的抗震性能。同时由于侧板的设置,使得塑性铰出现在钢梁上,形成梁铰破坏机制,满足建筑结构所要求的“强柱弱梁,强节点弱构件”的抗震设计。

T形型钢混凝土柱-钢梁节点滞回特性研究

为更好地研究T形型钢混凝土(SRC)柱-钢梁构件的抗震性能,基于已有Bouc-Wen模型,结合课题组前期试验结果,对节点试件的滞回特性进行了分析,将试件骨架曲线简化为三折线形模型,通过将Bouc-Wen模型中关键参数的再次定义,建立了适用于T形SRC柱-钢梁节点的连续曲线形滞回模型。随后采用遗传算法对模型的相关参数进行识别和求解,基于回归分析方法建立了构件设计参数与滞回模型参数之间的函数关系表达式。最后,通过与试验结果的对比分析,对节点滞回模型的有效性进行了验证。结果表明:所建模型能够较好地描述T形型钢混凝土柱-钢梁节点在反复荷载作用下的滞回特性,研究结果可为该类结构抗震计算分析提供理论支撑。

T形件连接方钢管混凝土柱与钢梁的节点有限元分析

为考察T形件连接的方钢管混凝土柱与钢梁的组合节点在低周往复荷载作用下的受力特点,在试验研究的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS,对6个采用T形件连接的方钢管混凝土柱与钢梁试件的节点进行梁端单调加载的三维非线性有限元分析。选用4节点和8节点实体单元模拟节点域方钢管、H型钢梁、混凝土、T形件以及高强螺栓,针对节点域接触部位设置了96个普通接触对和32个粘结接触对,并均匀划分网格;采用设置2个分析步的方法对高强螺栓的预拉力影响加以考虑。有限元计算分析得到的节点域破坏形态、峰值抗弯承载力以及P–Δ曲线等结果与试验结果吻合程度较好。节点域应力分布规律分析表明,增大钢管壁厚或T形件翼缘厚度均能提高节点的承载力。

RC环梁式圆钢管约束SRC柱-狗骨式钢梁节点抗震性能研究

对RC环梁式圆钢管约束型钢混凝土柱-狗骨式削弱型钢梁节点在低周反复荷载作用下的抗震性能开展数值研究。在验证有限元模型正确性的基础上,研究了狗骨式梁端翼缘削弱参数、梁柱线刚度比和柱轴压比对该节点破坏模式、滞回性能、骨架曲线等的影响。结果表明:对钢梁梁端进行狗骨式削弱,可使节点塑性铰位置明显外移,起到保护RC环梁及节点区的作用,从而更好地满足“强节点弱构件”的抗震要求;梁端削弱参数对RC环梁的破坏程度和梁端塑性铰位置影响较大;在合理削弱参数范围内,狗骨式节点基本试件的最大荷载较未削弱型节点的最大荷载降低了5.95%,节点位移延性系数均大于4.4,表明狗骨式节点具有良好的抗震性能;随着梁柱线刚度比的增大,RC环梁破坏越严重;节点最大荷载和延性随柱轴压比的增大而降低,建议轴压比取值不大于0.7。

浅析混凝土柱-H形钢梁结构设计中的若干问题

混凝土柱 H 形钢梁的结构形式在厂房结构设计中得到了广泛的应用,但是对于这种结构形式该如何设计,国家没有相应的规范来指导设计。本文介绍了混凝土柱-H 形钢梁结构的受力特点和应用,探讨了混凝上柱-H 形粱结构的传力和结构受力关系,最后结合本人的设计经验,给出了在混凝土柱-H 梁结构设计中应注意的一些问题。

钢骨混凝土十字形柱-钢梁连接节点的数值分析

蜂窝状钢骨混凝土异形柱框架体系是一种很适合于当今钢结构住宅建筑的新型结构体系,其梁柱节点是这一结构体系的关键部位之一。为了探讨蜂窝状钢骨混凝土十字形柱-钢梁连接节点的受力性能与变形特性,文章运用ANSYS有限元分析软件,分析轴压比、配箍率、混凝土强度、型钢强度、节点域型钢腹板高厚比、钢骨腹板开孔至节点域横向加劲肋间的距离等主要参数对节点承载力的影响及其规律,并给出了该类节点承载力计算公式中相应参数的合理取值与设计建议,可为后续研究和工程应用提供参考。