基于装配式交叉U型连接件的钢板混凝土组合剪力墙-钢梁节点性能有限元分析

为了深入研究基于装配式交叉U型连接件的钢板混凝土组合剪力墙-钢梁节点的力学性能,采用精细化通用有限元软件ABAQUS 6.14对基于装配式交叉U型连接件的钢板混凝土组合剪力墙-钢梁节点模型进行了单调荷载和低周反复荷载作用下的数值模拟,研究了U型板厚度、U型板长度以及钢梁跨高比对该节点力学性能的影响。结果表明:基于装配式交叉U型连接件的钢板混凝土组合剪力墙-钢梁节点具有良好的塑性变形能力和抗拉承载力,各节点模型的滞回性能良好,等效粘滞阻尼系数在0.3029~0.4001之间,具有良好的耗能能力;U型板长度对节点初始刚度和能量耗散影响不明显;U型板厚度在12 mm左右时,节点模型的延性及耗能能力均表现良好;随着钢梁跨高比的增加,节点的转动刚度增加,耗能能力显著提高,延性增加。

T型连接件在整体测试中的性能研究──关于钢－砼组合桁架系列研究之五

剪力连接件是钢－砼组合结构协同工作的关键部件．本次钢－砼组合桁架整体测试中采用了节点板和填板上升加角钢组成的两种Ｔ型连接件，其抗剪承载力是根据格构式推出试验和砼抗压强度与侧压力成线性关系推导的公式，经过整体测试和砼抗压强度与侧压力成非线性关系推导并调整后的较精确的公式计算的．由测试数据分析表明，Ｔ型连接件在整体工作中充分发挥了抗剪和抗掀起作用，理论值与测试值较吻合．建议在组合桁架中应用这类新型的Ｔ型连接件．

冷弯十字型连接件连接剪力墙结构滞回性能研究

为研究冷弯十字型连接件连接的钢板组合剪力墙结构的滞回性能。利用ABAQUS有限元分析软件建立14个模型,分析连接件梁端螺栓直径、与螺栓连接的钢板摩擦面抗滑移系数、钢梁跨高比对结构滞回性能的影响。结果表明:连接件梁端螺栓直径增大,结构承载能力、延性、耗能性能略有提升,较大的螺栓直径有利于连接件末端梁翼缘塑性铰的形成,建议螺栓直径取22~27 mm;改变抗滑移系数对承载能力影响不大,取0.3~0.4,延性性能、耗能能力更好;随跨高比的增大,结构初始刚度、承载能力、延性、耗能能力逐渐提高,建议跨高比取4.5~6.6。

带T型连接件的装配式RCS梁柱节点抗震性能分析

为进一步提高装配式RCS结构的抗震性能,提出并研究一种带T型连接件的装配式RCS梁柱组合节点,采用经校正的有限元法对其抗震性能进行分析。分析结果表明通过减小T型连接板之间的切向摩擦系数,可将各模型中混凝土最大损伤程度从26.63%减小至16.67%,亦可在一定程度上减小混凝土损伤区域,且在不同摩擦系数下滞回曲线中节点承载力大小呈线性增长关系,所得滞回曲线饱满。构件在达到最大位移时,高强螺栓和各T型连接件均处于弹性状态,该新型节点具有良好的耗能能力,在大震作用下时,T型连接件能够绕着一几何中心发生转动,能够保证结构具有一定的承载能力,使得板件不发生损伤。

CLT墙体-楼板T型连接件节点力学性能研究

【目的】正交胶合木(CLT)较之传统的结构用工程木质材料,因其优异的材料性能使得现代木结构建筑能够向高层建筑发展。然而,现有的结构连接节点并不能完全体现CLT板材本身所具有的优异性能。对T型连接件在CLT墙体-楼板处的节点应用进行抗剪性能研究,并与角钢的连接性能进行比较,以探究T型连接件节点的可行性,为T型连接件在CLT建筑中的应用提供科学依据。【方法】分别对角钢连接节点试件、不同螺栓直径的T型连接件节点试件进行了单调加载试验。通过特征值分析法,对试验所得的荷载-位移曲线进行分析,对比不同连接节点形式下的峰值荷载、初始刚度、延性系数和耗能情况。【结果】相比传统的角钢连接节点,T型连接件节点的金属件破坏程度低,木材破坏程度高,且其峰值荷载提高了142.5%,初始刚度提高了125.0%,延性系数下降了33.2%,耗能提高了132.6%。当T型连接件节点的螺栓直径从10 mm增大到12 mm时,其峰值荷载提高了13.2%,初始刚度提高了13.7%,延性系数提高了16.2%,耗能提高了14.8%。【结论】T型连接件能更好地抵抗墙体-楼板节点的剪切力,并能更好地体现CLT自身的刚度,且T型连接件用于CLT建筑中墙板-楼板节点的力学性能总体好于角钢。对于T型连接件节点,适当增大螺栓的直径可提高其连接强度,但提高程度有限。

T型连接件的格构式推出试验研究——关于钢-砼组合桁架系列研究之一

钢-砼组合结构协同工作的关键部件是剪力连接件,本文是系列研究之一,在国内外首次开拓格构式试件的推出试验,分析T型连接件的工作机理和破坏形态,导出抗剪承载力公式,列表给出的公式计算值与试验值吻合较好,建议在组合桁架等格构式组合结构中采用。

π型连接件对冷弯薄壁拼合梁抗弯性能影响分析

为研究Π型连接件对由冷弯薄壁C型截面钢拼合得到的钢梁在受弯情况下的力学性能的影响,文章利用有限元软件ABAQUS对11根拼合梁建立精细有限元模型。对考虑初始缺陷的两端简支拼合梁进行两点加载,采用非线性分析方法对包含不同间距、长度、位置的Π型连接件的拼合梁有限元模型进行了数值参数分析,结果表明设置连接件能在一定程度上提高梁的抗弯承载力;减小Π型连接件的间距及增加连接件长度对梁的极限承载力提高作用并不显著;在纯弯段集中布置连接件可以很好的控制由局部屈曲现象的发生。

腹板开洞型抗剪连接件力学性能有限元分析

为了提高全装配式混凝土梁柱-钢支撑的受剪性能,提出一种腹板开洞型抗剪连接件。以腹板截面分配方式为参数,设计2个试件进行往复加载试验,研究其力学性能。采用ABAQUS软件进行有限元分析校正,并设计16个分别考虑混凝土强度、腹板宽度高度和2组腹板组合形式影响的有限元模型进行模拟分析,进而探究各参数对抗剪连接件受剪性能的影响。结果表明:两试件破坏形态基本一致,首先混凝土梁侧面产生斜向裂缝,并向梁正面发展,随后抗剪腹板处出现裂缝,最终在多次循环往复加载下,混凝土被压溃。两滞回曲线走势基本相同,主要包括弹性、弹塑性和破坏3个阶段。提高混凝土强度能有效提高连接件剪切承载能力;腹板截面面积一定时,截面尺寸为15 mm×32 mm的连接件极限承载能力最大;同时改变2组腹板尺寸,截面组合尺寸为18 mm×40 mm和6 mm×40 mm的组合形式抗剪性最好。

C型卡槽抗剪连接件力学性能分析

为解决传统柱-柱连接精度要求高而导致施工效率低下的问题,设计了一种C型卡槽抗剪连接件。通过6组C型卡槽抗剪连接件的推出试验,分析新型连接件的荷载-滑移特性,探讨型钢的预埋长度、黏结周长以及型钢的位置对卡槽极限承载力和黏结滑移性能的影响,并给出了试件的本构模型。结果表明:C型卡槽抗剪连接件极限平均黏结应力较文中对比的型钢混凝土提高了45%~87%;型钢的预埋长度和黏结周长的增加能够有效的提高试件的黏结滑移性能,型钢的位置变化对黏结滑移性能影响不大;较传统型钢混凝土,C型卡槽更好地约束了灌浆料的横向变形,赋予试件良好的延性,能够有效避免灌浆料的开裂。

连接管件内径滚压成形有限元模型的建立及分析

本文主要对V型连接管件内径滚压成形三维有限元模拟中的关键问题进行了研究。对实际加工中的模具进行了必要的简化, 建立起符合实际加工过程的有限元仿真模型, 对坯料网格进行合理的划分, 给出模具与坯料间接触区约束及速度边界条件的处理方法。结果表明, 有限元仿真能比较真实地反映实际加工情况; 变形区的速度场反映了金属产生塑性变形填入套管齿槽的成形行为; 得到了齿槽宽度对连接件的成形性及成形载荷的影响。该模拟计算对于探索复杂的内径滚压成形规律具有重要意义。

PBL与PZ型剪力连接件抗拉拔性能试验

采用12个PBL和3个PZ型剪力连接件试件,通过一套自主设计的单调加载装置,进行极限抗拉拔承载力、相对位移、剪力键应变和破坏模式的测试试验,比较了开孔大小、埋置深度以及剪力键类型对试件极限抗拉拔承载力、初始开裂荷载和破坏模式的影响;并根据试验结果拟合了PBL剪力键极限抗拉拔承载力的计算公式。研究结果表明:加大孔径能直接提高PBL剪力键的极限抗拉拔承载力,当孔径由0 mm增长到30 mm,极限抗拉拔承载力增长率最大可达34.5%;埋置深度的增加较孔径能更显著地提升剪力键的极限抗拉拔承载力,当埋深由110mm增长至225 mm,PBL和PZ型剪力连接件对应的极限抗拉拔承载力的增长率可分别达到224%和165%;PZ型剪力连接件较相同埋深的PBL剪力键有更大的极限抗拉拔承载力,同时由于其良好的疲劳性能,不同几何尺寸和构造的PZ型剪力连接件力学性能的研究工作有待进一步开展。

单边高强螺栓T型件连接节点试验研究及数值模拟

通过对单边高强螺栓(STUCK-BOM)T型件连接节点和常规高强螺栓T型件连接节点进行单向静力加载试验和数值模拟研究,研究了单边高强螺栓的破坏模式及抗拉极限承载力,对比了单边高强螺栓与常规高强螺栓力学性能的差异,分析了T型件翼缘板尺寸效应对单边高强螺栓受力性能及T型件节点力学性能的影响.研究表明,单边高强螺栓破坏模式与常规高强螺栓不同,单边高强螺栓因其外套管分肢挤压弯折变形导致螺栓被拔出而破坏失效;单边高强螺栓的抗拉极限承载力与常规高强螺栓基本相同;相较于常规高强螺栓T型件节点,单边高强螺栓T型件节点的抗拉承载力和初始刚度与其基本相同,而塑性变形能力较弱;单边高强螺栓的边距和栓距对单边高强螺栓的抗拉极限承载力影响较小,栓距对T型件节点的抗拉承载力影响较小,而边距对T型件节点的抗拉承载力有一定影响.

L型碳纤维增强复合材料连接件承载力的渐进损伤分析

从试验与计算两个方面,对比研究了 L型碳纤维增强复合材料连接件(carbon fiber reinforced composite connector,CFRCC)的失效形式和极限承载力.结果表明:(1)在拉伸载荷工况下,复合材料L型CFRCC失效形式主要为圆角处的分层和开孔周边基体破坏;(2)对比两种失效准则和两种退化准则的不同组合,发现在有限元分析中采用混合失效准则和Camanho-Matthews刚度退化准则的渐近失效分析方案可以较好地模拟实验现象;(3)将有限元分析模型及其模拟获得的参数应用于预测不同辅层顺序和圆角半径的L型CFRCC性能,与试验结果吻合良好,极限承载力误差为9.4%.建立的"设计-试验-模拟-预测-验证"分析方法及其获得的结果可为复合材料L型构件的强度设计提供借鉴.

T型开孔波折板连接件抗剪承载力有限元分析

采用ABAQUS建立有限元模型,分析了T型开孔波折板连接件的抗剪性能。研究了连接件构件的荷载-滑移特性、不同构造参数对抗剪承载力的影响,以及贯穿钢筋的应变、T型开孔波折板连接件的应力随荷载的变化规律。结果表明:T型开孔波折板连接件的荷载-滑移曲线基本可分成弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段;T型开孔波折板连接件焊接边的应力大于自由边,T型开孔波折板连接件的贯穿钢筋下侧拉应变随钢筋直径减小而增加;与开孔波折板连接件相比,T型开孔波折板连接件的受剪承载力提高了27%;提高混凝土强度等级、配置贯穿钢筋以及增加其直径和连接件的高度,可提高T型开孔波折板连接件的抗剪承载力。

考虑空间构造的T型件连接节点抗震性能研究

为了研究T型连接节点的空间构造对其抗震性能的影响,设计6组有弱轴连接板的强轴/弱轴T型件连接节点,通过试验及有限元分析来研究其抗震性能。研究结果表明:节点的空间构造能显著加强节点的初始转动刚度,节点在弱轴方向的初始转动刚度受弱轴连接板厚度影响较大;边柱节点的柱剪切域变形比中柱的小,弱轴节点的柱剪切域变形比强轴节点的小;弱轴连接构造改变了节点组件的刚度分配,影响了节点组件间内力分配从而导致节点破坏模式发生变化。在节点组件塑性变形及T型件与梁翼缘间的滑移综合影响下,T型件连接节点延性系数μ_(θ)大于5,黏滞阻尼比ζ_(E)为0.2~0.5。

十字带侧板型抗剪连接件受剪性能试验研究

提出一种十字带侧板型抗剪连接件,以混凝土强度、抗剪连接件长度、抗剪连接件数量为参数设计四个试件,并进行往复加载试验,研究其破坏形态、剪力-位移曲线、骨架曲线、初始刚度、抗剪承载力和应变等指标。结果表明:四个试件的破坏形态基本一致,均由抗剪连接件与混凝土梁连接处率先产生裂缝,并向上端和下端发展,在混凝土出现压溃后达到极限状态;剪力-滑移曲线走势基本相同,均包括初始弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。另外,提高混凝土强度可增大试件初始刚度达16.44%,并能有效降低位移及应变;增大抗剪连接件长度仅提高试件初始刚度的4.25%,且对位移和应变的影响也较小;提高抗剪连接件数量可使初始刚度增大47.82%,抗剪连接件始终处于弹性,且有效减小位移和混凝土损伤,以及提高试件承载能力,满足弯剪分离式组合连接节点预期1mm最大位移的要求。

腹板开洞型抗剪连接件的抗震性能试验研究

提出一种应用于装配式混凝土梁柱钢支撑组合节点中的腹板开洞型抗剪连接件,以腹板布置方式、腹板面积和加载方式为参数设计4个试件,并进行往复加载试验,研究其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和剪力-应变曲线等。结果表明:4个试件的破坏形态基本一致,首先各抗剪腹板与混凝土梁侧面出现横向裂缝,并向正面和各抗剪腹板之间扩展,随后混凝土出现部分压溃现象;各滞回曲线趋势基本相同,包括弹性、弹塑性和破坏3个阶段。另外,预定荷载下,腹板竖向均匀布置和不等面积布置的位移值分别为0.98、0.72 mm,满足装配式混凝土梁柱-钢支撑节点中位移不小于1 mm的要求。腹板开洞型抗剪连接设计时,宜采用腹板截面两端大、中间小的形式。

T型件单边螺栓连接梁柱节点抗震性能试验研究

为研究T型件单边高强螺栓连接梁柱节点的抗震性能和破坏机理,对4个方钢管柱与H型钢梁单边螺栓T型件连接节点进行了拟静力试验,分析T型件翼缘厚度和在T型件上加三角肋板对此类节点受力性能和破坏模式的影响;详细观察节点试验的全过程和破坏特征,分析此类节点的滞回性能、承载能力、延性系数、耗能能力等抗震性能指标.研究发现:T型件加三角肋板对梁柱节点的抗震性能影响较大;T型件翼缘厚度对梁柱节点的抗震性能相对影响较小.T型件单边螺栓连接梁柱节点具有较好的延性及滞回性能,非常适合在地震区域中应用.

一种改进型方钢管柱与钢梁连接节点抗震性能研究

该文主要讨论了一种改进型方钢管柱与钢梁连接节点的抗震性能。通过对3个试件进行低周反复荷载试验,研究了是否采用T型件和梁截面高度比两个设计参数对节点域剪切承载力和变形能力的影响。在试验基础上,采用MSC.Marc 2012有限元软件进行了数值模拟分析,有限元模型能够较好地模拟试验试件的各项性能。试验和有限元分析结果表明:改进型高低梁柱异型节点试件应力集中主要发生在T型连接件与梁2的焊接处;虽然两种节点各部分的变形分担率十分接近,但改进型高低梁柱异型节点的剪切承载力和耗能能力分别提高了20%和200%。文末提出了T型连接装置的计算模型和设计方法,为今后实际工程应用提供了参考依据。

钢结构梁柱T型连接节点的力学性能分析

为深入对比分析T型连接件各参数变化对节点力学性能的影响,利用ANSYS有限元结构分析软件建立了10个不同构造尺寸的三维有限元计算模型,并对其进行单向静力荷载作用下的有限元分析。研究了翼缘板厚度、螺栓直径及螺栓平面构造等几何参数变化对其力学性能的影响。分析结果表明:T型连接节点具有较高的承载能力以及较强的塑性变形能力;改变T型连接件翼缘板厚度、螺栓直径以及螺栓中心至腹板边缘的距离对T型连接节点的力学性能均有明显影响;增加T型连接件翼缘板厚度和螺栓直径,可以提高T型件连接节点承载力,减小连接板件的变形和撬力。