环氧树脂混凝土装配式桁架下弦K型节点力学试验及有限元分析

通过静力试验研究了环氧树脂混凝土装配式桁架下弦K型节点的破坏形态、承载能力和节点板的应力与应变分布情况,并进行了有限元模拟分析。结果表明:环氧树脂混凝土下弦K型节点在下弦杆靠近节点板的两侧出现5条竖直裂缝,最终节点板左侧下弦杆处的竖直裂缝前后贯通,弦杆发生拉弯破坏,节点的极限承载力为421.5 kN;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模拟的可靠性。

钢管混凝土扁柱-钢梁节点抗震性能有限元分析

为避免钢框架结构中梁柱节点凸出墙体,文章提出一种钢管混凝土扁柱与钢梁节点,采用ABAQUS有限元模拟软件建立4个不同连接位置的钢管混凝土扁柱-钢梁节点的有限元模型,分析节点在低周往复荷载下的破坏模式和抗震性能;结果表明,所提出的节点构造可以实现梁柱刚性连接,所有节点均发生梁铰破坏,抗震性能和耗能能力良好。进一步研究轴压比、竖向隔板厚度和连接构造对节点抗震性能的影响规律,结果表明:随着轴压比的提高,柱端峰值承载力随之下降;减小柱内竖向内隔板的厚度会导致柱端承载力的降低;将盖板连接改为竖向加劲肋连接后,能有效缓解节点处柱壁的应力集中现象。

基于多尺度有限元的钢桁架整体节点疲劳性能分析和试验研究

为了简化结构疲劳分析,提高计算效率,以大连星海湾大桥(主跨460m的3跨双层地锚式悬索桥)为背景,采用多尺度有限元方法对该桥钢桁加劲梁进行疲劳性能分析,整体节点板部分采用三维实体单元,传力构件采用普通梁单元,用Arlequin方法模拟耦合区域。进行了1∶2缩尺模型整体节点疲劳试验,将测点应力值与多尺度有限元分析值进行对比。研究结果表明,多尺度有限元分析值与试验值吻合良好,应用多尺度有限元分析结构疲劳性能是可靠的。多尺度有限元方法对结构主要研究部位进行准确模拟,减少了模型中的节点数和单元数,提高了计算效率,可以作为疲劳分析的一种新方法。

超大跨度张弦结构多索索夹偏心节点设计及有限元分析

对于超大跨度张弦结构,其撑杆下端的索夹节点是影响张弦结构成型的关键因素。由于外圈环向索的受力较大,超大直径拉索的捻制成型工艺尚未成熟,外圈环向索需采取并排多索的形式才能满足其受力要求,索夹节点相连构件数量多且受力大。基于贵阳奥林匹克体育中心(二期)主体育馆项目大跨度弦支穹顶结构,分析多索索夹节点的设计重难点,通过综合对比多种索槽布置方式,提出适用于超大跨度张弦结构的多索索夹偏心节点,并对该偏心节点进行整体受力和节点有限元分析。结果表明,多索索夹偏心节点对结构索力分布影响较小;该偏心节点设计符合计算假定,具有较高的承载力和抗滑移能力,有效解决了多索索夹节点连接、索夹安装及拉索更换等问题。

预制混凝土管组合柱-钢梁节点抗震性能有限元分析

针对采用不同加强形式的预制混凝土管组合柱-钢梁节点,通过建立精细化有限元模型,对节点的抗震性能进行了分析,研究了不同加强形式对节点抗震性能和承载力的影响。通过有限元参数化分析,研究了轴压比、钢梁翼缘加强宽度和加强长度对节点承载力的影响。分析结果表明:随着轴压比的增加,节点峰值荷载增幅在4%以内,轴压比对节点承载力影响较小;节点采取钢梁翼缘加强宽度后,峰值承载力提高约20%,节点钢梁翼缘加强宽度大于75mm后,增加加强宽度对节点峰值承载力的影响较小;钢梁翼缘加强长度对节点峰值承载力提升的效果有限,建议加强长度取翼缘宽度的1.7倍左右。

翼缘连接板削弱型上焊下栓钢梁柱节点抗震性能有限元分析

分析不同参数对节点抗震性能的影响,为梁柱翼缘连接板削弱型上焊下栓钢结构梁柱节点的设计提供参考。通过改变下翼缘连接板削弱区长度和框架梁截面形状,设计7组算例,利用有限元软件ABAQUS对翼缘连接板削弱型上焊下栓钢梁柱节点进行有限元分析,研究其破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、最大承载力和螺栓孔径变化率。有限元分析结果表明:下翼缘连接板削弱长度过短无法达到塑性铰外移的目的,削弱长度过长则会导致严重的平面外屈曲;梁全截面削弱组的抗震性能优于半截面削弱组与无变化组。翼缘连接板削弱型上焊下栓钢梁柱节点能有效利用翼缘连接板削弱区的塑性变形、拼接区螺栓的滑移、螺栓杆与孔壁的挤压,以及板件的摩擦来实现耗能。

某航站楼钢屋盖复杂节点有限元分析

节点设计是空间钢结构设计的重要环节.某国际机场航站楼的钢结构屋盖为空间方管桁架体系,节点构造较为复杂,现有规范并未给出相关的承载力计算方法,为验证节点的安全性,采用ABAQUS有限元软件对关键节点进行力学性能分析,并在分析过程中考虑几何非线性和材料非线性的影响.有限元分析结果表明,本工程的节点在检验荷载作用下,节点承载力总体满足设计要求;对于承载力不满足设计要求的节点,合理设置加劲板可以有效缓解节点区的应力集中,增大节点安全储备.

某外形收进超高层结构斜柱钢环梁节点有限元分析

针对某外形收进的超高层钢管混凝土斜柱节点,基于对斜柱区域内力传递路径的分析,按照钢环梁节点构造的方式对斜柱底部节点进行了设计。通过ABAQUS建立节点的有限元模型,根据结构整体计算结果施加荷载,对相贯节点的应力、破坏模式进行研究。分析结果表明:本工程斜柱钢环梁节点在设计荷载作用下基本处于弹性状态,满足抗震性能设计要求。斜柱节点在相贯处混凝土出现了应力集中,同类工程中若出现更大的设计荷载可考虑对此处采取加厚钢板等构造加强措施。

装配式高桩桩帽节点受力特征有限元分析

文章采用ABAQUS建立了装配式和传统式高桩桩帽模型,分别从竖直力、水平力、外弯矩三个方面比较不同的桩帽构造对高桩码头力学性能的影响,并对两者的混凝土应力、结构内力、结构变形进行分析,且归纳了其一般规律。结果表明,在竖直荷载、水平荷载或外弯矩作用下,根据预制桩帽带有空腔并通过后浇带与桩头结合的装配方案,装配式高桩桩帽节点的变形均小于传统现浇桩帽节点;在桩芯钢筋笼进入桩帽的前提下,后浇带可以有效提高钢管混凝土结构的整体强度,增加结构的安全性和耐久性;装配式高桩桩帽在受到竖直力(2500 kN)、水平力(2500 kN)或外弯矩(650 kN·m)的影响时,其连接节点内的混凝土通常不会在桩基之前被破坏。由此,证明了该技术方案的安全性、可靠性。

基于有限元的新型RCS组合节点抗剪性能分析

新型RCS组合节点由RC柱、钢梁与型钢节点3部分组成,其中型钢节点包括外围的钢桶端板、条带钢板及内部的开孔腹板、弧形强化肋。用仿真模拟的方法分析不同RC柱轴压比及材料强度下组合节点的抗剪性能。受P-Δ效应影响,新型RCS组合节点在RC柱轴压比增大后抗剪承载力显著降低,实践应用时建议将轴压比控制于0.3之内。组合节点的形变主要发生在梁端“塑性铰”区域,强化肋对钢梁端部加强效果显著,梁端应力及变形减小,“塑性铰”区域外移。较小位移下,新型RCS组合节点的抗剪强度及形变主要由型钢节点的钢材强度决定;较大位移下,提高钢梁材料强度可增强组合节点的抗剪能力。混凝土强度对于组合节点抗剪能力影响较小。

装配式钢结构连接节点的有限元传热计算分析研究

在绿色低碳建设的发展理念下,装配式钢结构建筑技术大力发展。钢结构建筑连接节点构造复杂,金属连接件种类多,所形成的热损失量不易估算。论文基于有限元传热分析方法对钢结构预制混凝土墙板楼板连接节点进行了热工性能模拟计算,详细核算了由钢结构主体形成的结构性热桥以及由金属连接件形成的点热桥所造成的热损失。由于钢制连接件具有多维热传导属性,通过模拟计算结果可见,即使每个部件均采用了较好的断热桥措施,组装后形成的整体构造热损失仍是不可忽视。

铁路客站侧式站房超长结构屈曲约束支撑混凝土框架节点性能的有限元分析

通过有限元分析方法,研究侧式站房超长结构中屈曲约束支撑混凝土框架节点的性能。对超长结构的整体概念进行了概述,分析了结构特性与节点性能之间的关联。采用专业的分析软件,建立了详细的有限元模型,并对节点进行了系统的性能评估。研究重点包括荷载-位移响应、弯矩-曲率响应、剪切性能以及节点的承载力和刚度。通过探讨屈曲约束支撑在改善节点性能中的作用机制,比较了不同约束支撑方案,并提出了有效的性能改善方法和策略,从而为优化超长结构的设计提供了理论依据和实践指导。

输电塔连接节点有限元参数化建模与分析

现行规范对输电塔上部结构与基础连接节点的底板简化计算,该节点整体承载力裕度不明确。为有效地建立该节点的有限元模型,判断该节点整体安全裕度,通过采用ABAQUS软件从单元类型、材料属性、模型装配、接触形式、边界条件、分析步设置、荷载计算和加载设置等方面对该节点进行了有限元参数化建模,并对底板厚度进行优化分析。结果表明:该节点破坏形式为靴板与主角钢的连接螺栓在接触平面发生剪切破坏;与现行规范的计算结果相比,有限元计算能充分考虑连接节点整体受力和塑性性能,优化后底板厚度可有效减少。该研究成果为该节点的安全评估提供了合理的参考依据,也为后续输电塔整体加固奠定了研究基础。

基于有限元法的中心牵引橡胶节点疲劳失效分析及改进研究

阐述某轨道车辆转向架用中心牵引橡胶节点结构特点及疲劳失效形式,通过有限元计算对失效位置进行复现,提出不同改进方案。利用有限元法对不同改进方案进行应力分析,选出最佳改进方案,并通过疲劳试验验证了产品的可靠性,可以为类似产品设计提供借鉴经验。

某组合结构节点设计及有限元分析

组合结构中,框架柱或剪力墙由于其内设置有较大尺寸的型钢,与之相连的型钢梁纵向钢筋常无法有效锚固于型钢梁柱或剪力墙节点。结合某具体超高层项目提出了一种保证此类组合结构节点的可靠锚固的节点设计构造,并选取该工程中某代表性节点,采用有限元软件Abaqus重点考察了特定工况下该节点的受力特性,在设计荷载作用下节点处各材料的最大Mises应力值均不大于材料的强度设计值;型钢梁部分区域及靠近剪力墙型钢梁内第一根箍筋的应力水平较大,设计时应予以重点加强。

T形节点多尺度模型的有限元分析

由于现有的国内外规范对于方支管-H型钢弦杆T形节点中弦杆翼缘屈曲考虑欠缺,从而引起了相关设计人士的重视。基于阿布扎比国际机场中拱桁架的多尺度模型,对桁架中方支管-H型钢弦杆T形节点的弦杆屈曲进行了有限元分析。研究表明:弦杆上远离与方管焊接处一侧的翼缘趋向于受压应力作用,更容易发生屈曲。当压应力较大时,该侧翼缘的屈曲呈现波浪型。对拱桁架中的方支管-H型钢弦杆T形节点的弦杆局部屈曲进行设计时,根据弦杆上远离与方管交接处一侧的翼缘的屈曲形态来布置加劲肋是比较合理的选择。

方钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究与有限元分析

根据《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的节点形式,制作5个隔板贯穿式节点试件,通过低周反复加载试验,探讨此类节点的抗震性能,分析梁端翼缘两侧的侧板、钢管柱的宽厚比以及隔板的外伸长度等因素对节点抗震性能的影响。试验结果表明:各试件实测滞回曲线均比较饱满,没有明显的刚度退化现象,具有较好的耗能性能;梁端翼缘两侧增加侧板不仅可以缓解隔板与梁相交的角隅处应力集中现象,而且提高了节点的延性。运用ANSYS 8.0对各节点试件在低周反复荷载作用下的滞回性能进行非线性模拟计算,分析轴压比、核心区混凝土强度、隔板外伸长度等因素对节点受力性能的影响。结果表明:轴压比和隔板外伸长度对节点受力性能的影响较大;有限元计算所得的骨架曲线与实测骨架曲线吻合较好。

方钢管混凝土柱节点的试验研究及非线性有限元分析

基于方钢管混凝土柱内隔板式节点及外加强环式节点的低周反复荷载试验,在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元软件ANSYS对方钢管混凝土柱内隔板式节点和外加强环式节点进行了单调加载及循环加载作用下的受力性能分析。有限元分析得出的荷载-位移曲线及剪力-剪切变形曲线与试验结果吻合较好。在此基础上对外加强环式节点进行了参数分析,研究了方钢管混凝土柱的轴压比、宽厚比、核心混凝土强度及混凝土楼板高度对节点受力性能的影响,结果表明轴压比、宽厚比的影响较大。

改进型钢结构梁柱节点非线性有限元分析

对 4种不同构造形式的钢框架梁柱节点进行了非线性有限元分析 ,研究了节点局部构造对应力分布、塑性区分布及极限承载力的影响 ,分析了焊接孔末端的应力分布状况。文中对不同节点的力学性能进行了分析比较 ,计算结果与试验结果吻合较好。

装配式地下粮仓钢-混组合仓壁节点力学性能有限元分析

地下粮仓是构建绿色储粮新体系的重要技术支撑,结合工程实际提出了一种新型装配式钢板-混凝土组合地下粮仓。为了建立适用于装配式地下粮仓的有限元模型以模拟分析组合仓壁节点的力学性能,并通过有限元分析指导组合仓壁节点力学性能试验的开展,基于工程设计的钢板-混凝土组合仓壁及连接接头,采用ANSYS软件建立了仓壁及其节点1∶1足尺试件的有限元模型,模拟分析了无接头、有接头试件的受弯和受压性能,并开展仓壁节点抗弯、抗压试验对有限元模拟结果进行验证分析。结果表明:试件的钢板和混凝土由栓钉连接为一体,试验过程中二者未见剥离可共同工作,建模时钢板和混凝土共用结点以及接头钢板之间假定为刚性连接是适用的;同类试件挠度曲线、轴压荷载-位移曲线的试验结果与其有限元模拟结果基本一致,无接头试件和有接头试件弯曲跨中位移、轴压最大位移的试验值与对应的模拟值,相对误差分别在4%和10%以内;试验过程中试件未发生明显破坏和过大变形,应力总体上未超过工程设计允许值,数值模拟结果精度满足工程所需;有接头试件力学性能与无接头试件相近,设计的仓壁及其节点是安全、可靠的,其结构计算可以采用等同原理,即该装配式仓壁可等效为现浇一体的无接头仓壁。建立的仓壁节点有限元模型适用于新型装配式地下粮仓,研究结果为装配式地下粮仓有限元建模分析、结构计算提供参考,为组合仓壁节点试验的开展提供指导。