实腹式L形宽肢组合异形柱抗震性能非线性有限元分析

肢宽厚比为4～8的钢管混凝土异形柱可称为宽肢组合异形柱,其在地震作用下的受力性能和破坏机理与短肢异形柱相比有显著不同。为研究其抗震性能,采用通用有限元软件ABAQUS,对实腹式L形宽肢组合异形柱及其他文献中的钢管混凝土异形柱进行了循环荷载作用下受力性能的模拟计算,结果表明:有限元分析结果与试验结果吻合良好。在此基础上,利用验证后的有限元模型研究了端柱钢管管壁宽厚比、双钢板混凝土连接墙含钢率、轴压比和截面肢宽厚比等参数对实腹式L形宽肢组合异形柱抗震性能的影响。分析结果表明:端柱钢管管壁宽厚比、连接墙含钢率和肢宽厚比是该类组合异形柱承载力和刚度的主要影响因素;轴压比和肢宽厚比对柱的延性影响较大;当端柱钢管管壁宽厚比小、连接墙含钢率大、轴压比小和肢宽厚比大时,该类异形柱的耗能能力好,并据此提出了抗震设计建议。

高层钢结构住宅L形宽肢组合异形柱抗震性能研究

为研究一种用于高层钢结构住宅的L形宽肢组合异形柱的抗震性能,设计并制作了两个不同构造形式的足尺试件,并进行了高轴压比下低周水平往复循环加载拟静力试验研究及有限元分析,研究此类组合异形柱的破坏形态、承载能力、变形及耗能能力。研究结果表明:实腹式试件Ⅰ在整个加载过程中无明显破坏现象,塑性发展有限;格构式试件Ⅱ在斜撑与端柱相接处焊缝开裂;有限元计算结果与试验结果吻合良好;试件Ⅰ的强度和刚度更高,试件Ⅱ的延性相对较好,两种构造的L形宽肢组合异形柱可满足工程的不同需求。

宽肢组合异形柱-钢梁节点抗震性能试验研究

为研究适用于高层钢结构住宅体系的组合异形柱框架结构的翼缘加强型节点的抗震性能,设计了两种不同构造形式的足尺节点试件,即格构式宽肢组合异形柱节点和实腹式宽肢组合异形柱节点,并进行拟静力试验,研究了该类节点的破坏形态、滞回性能、承载能力、梁端转角、延性及耗能能力。试验结果表明:2个节点最终均在加强件端部发生了翼缘开裂而破坏;节点的受弯承载力是梁端全截面塑性承载力的1.10~1.13倍;钢梁转角是梁端总转角的主要组成部分,节点区转角只占梁端总转角的1.0%~1.8%,柱变形转角占9.2%~13.0%;节点的位移延性系数约为2.33~2.38,黏滞阻尼系数约为0.264~0.267。此外,2个节点的承载能力基本相当,格构式宽肢组合异形柱节点的抗震性能指标相对实腹式宽肢组合异形柱节点较好;但与传统翼缘加强型节点相比,其延性和耗能能力略有降低。

宽肢组合异形柱-钢梁翼缘加强型节点受力性能有限元分析

利用Solid Works建立宽肢组合异形柱-钢梁翼缘加强型节点的参数化模型,采用ABAQUS软件进行变参数分析。模型与试验边界条件及相关参数相同,模拟结果与试验吻合较好,验证了计算方法的可靠性。进而分析加强件几何参数对节点刚度、承载力、塑性区和延性的影响。研究表明:加强件改为三角板能够达到试验中梯形板相同的效果,将加强板的位置由翼缘侧边连接改为在翼缘里面连接可作为处理柱肢截面与钢梁翼缘等宽时节点加强的方式,改为圆弧形具有更好的变形性能;加强板的长度可取为1.0~1.2倍的钢梁高度,宽度可取1/4~1/3的钢梁高度,厚度可取为1.2倍钢梁翼缘的厚度。