采用BP-ANN模型的梁柱平齐端板连接节点极限抗弯承载力预测研究

筛选文献中报道的143组试验数据,采用误差反向传播人工神经网络(BP-ANN)建立和训练了1个2层BP-ANN模型,对梁柱平齐端板连接节点的极限抗弯承载力进行了预测。该模型利用20个组件特征参数作为输入,以极限抗弯承载力作为输出。通过与传统机器学习算法预测结果对比,验证了方法和模型的有效性,并依据模型推导出一个实用简化的极限抗弯承载力数学表达式。统计分析结果显示:经过训练的BP-ANN模型,在测试集上的平均绝对百分比误差(MAPE)为5.28%,均方误差(MSE)为5.79×10^(-4)。另外,对特征参数进行敏感性分析,得到了组件特征对节点极限抗弯承载力的影响程度。研究结果表明:采用BP-ANN模型能够综合考虑组件特征对节点极限抗弯承载力的影响,预测结果较为准确;该模型为梁柱连接性能评估和改进提供了智能化的解决方案,可作为数值模拟和结构试验研究的有力补充。

H型钢梁与矩形钢管柱平齐端板单向螺栓节点承载力性能

对H型钢梁与矩形钢管柱平齐式端板单向螺栓连接节点承载性能进行试验和理论分析研究.通过对3种不同形式的平齐式端板单向螺栓连接节点进行单调静力加载试验,获得了各试件的破坏模式和弯矩-转角曲线,讨论了螺栓破坏、端板破坏、柱壁破坏等3种破坏模式.基于试验现象提出了节点螺栓力理论分布模式,并给出了螺栓强度控制的节点抗弯承载力计算公式.通过将端板和钢梁腹板等效为T形件,得出了端板屈服控制的节点抗弯承载力计算公式.基于试验现象并利用屈服线理论提出了钢管柱壁的屈服线模型,运用虚功原理得出由柱壁强度控制的节点抗弯承载力计算公式.研究表明螺栓、端板、柱壁间的相对强弱关系直接影响节点的破坏模式,理论计算值与试验相比结果偏安全.给出了H型钢梁与矩形钢管柱平齐式端板单向螺栓连接节点的设计准则和建议.

平齐端板连接钢框架梁柱子结构的抗倒塌性能分析

平齐端板连接是钢结构建筑中常用的梁柱节点连接方式之一,其节点的受力性能和破坏方式与钢框架结构的抗倒塌性能密切相关.针对平齐端板梁柱节点,采用备用荷载路径法,构建了基于悬链线机制的梁柱子结构模型,分析了钢框架结构在倒塌过程中梁机制与悬链线机制的转换机理.通过数值分析,并与相关试验数据进行验证,获得了梁跨高比和端板厚度等关键参数对钢框架梁柱子结构抗倒塌性能的影响规律,为同类连接方式的钢框架结构抗倒塌分析和设计提供参考.

平齐端板连接半刚性框架-十字加劲钢板剪力墙抗震性能试验研究

对1榀单跨2层的平齐端板连接的半刚性框架—十字加劲钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验研究,从耗能能力、承载力、延性和刚度退化等方面分析该结构体系的抗震性能和耗能机理。结果表明,该体系既可以发挥钢板剪力墙的刚度,又充分利用了半刚性框架的延性,有较高的水平承载力和良好的耗能能力,钢框架与钢板墙的协同工作良好。

正弯矩作用下平齐端板连接钢管混凝土节点的承载力计算

鉴于在半刚性钢管混凝土组合框架设计中缺乏平齐端板连接钢管混凝土组合节点在正弯矩作用下的抗弯承载力计算方法,基于力学平衡原理,利用塑性分析方法,考虑不同塑性中和轴位置,获得了在正弯矩作用下此类组合节点的承载力计算方法.将试验结果与所得计算公式进行比较,所得简化的计算方法具有一定的准确性,且偏于保守.研究表明,该计算方法可以用于半刚性钢管混凝土组合框架设计.

平齐端板半刚性组合节点的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对平齐端板半刚性组合节点进行有限元计算分析,结果与试验数据吻合,论证了数值模拟的有效性,分析了组合节点中纵向钢筋总面积及混凝土板厚度对组合节点初始转动刚度和抗弯极限承载力的影响,从而为这种节点的设计和应用提供了数值模拟的参考方法。

弯矩和轴拉力共同作用下梁柱平齐端板连接的弯矩-转角关系

半刚接钢框架内填RC剪力墙结构(SRCW)的梁端有较大的轴向拉力,梁柱连接受弯矩和轴拉力的共同作用。鉴于已有的梁柱连接研究均未考虑梁端轴拉力的影响,对弯矩和轴拉力共同作用下的梁柱平齐端板连接的弯矩-转角关系进行了研究。在有限元分析和已有的研究成果的基础上,提出了弯矩和轴拉力共同作用下梁柱平齐端板连接的抗弯承载力、初始刚度及弯矩-转角关系的简化计算方法。

H型钢梁与钢管柱平齐端板单向螺栓节点设计

根据《矩形钢管构件自锁式单向高强螺栓连接设计规程》(报批稿)设计了重庆优顺标准厂房矩形钢管柱与H型钢梁平齐式端板单向螺栓节点,验算了各部件抗剪承载力,依据端板破坏原则验算了端板及柱壁厚度,保证了节点的抗弯承载力。计算了节点转动刚度,保证其能承受一定的偶然弯矩或次弯矩。节点ABAQUS模型的有限元与理论计算结果对比表明,对于交错排布的节点,理论结果偏于保守;其他节点的理论结果与有限元结果吻合较好,证明了理论计算方法的正确性。

平齐端板连接偏心支撑钢框架抗震试验研究

为研究耗能梁段长度和柱轴压对平齐端板连接偏心支撑钢框架抗震性能的影响,进行4个偏心支撑半刚接钢框架的低周反复荷载试验,并从滞回曲线、承载力、延性、耗能及螺栓应变等方面分析了试件的抗震性能.试验结果表明:平齐端板连接偏心支撑钢框架破坏模式为耗能梁段端板焊缝或腹板断裂,其余构件均未出现明显屈曲变形和裂纹,易于震后修复和更换耗能梁段.耗能梁段长度是偏心支撑半刚接钢框架抗震性能的重要影响因素之一,随耗能梁段长度比的增大,极限承载力及累计耗能均呈下降趋势,短耗能梁段试件的承载力高于长耗能梁段试件的,由于构件之间的滑移,平齐端板连接偏心支撑钢框架结构滞回曲线呈现不同程度的捏缩现象,且随着耗能梁段长度增加,捏缩现象愈加明显.

拉剪组合作用下平齐端板节点火灾行为的有限元分析

常温竖向荷载作用下平齐端板节点以承受剪力为主,高温下的大变形导致梁内产生巨大的悬链拉力,节点通常在拉剪共同作用下发生破坏。采用通用有限元软件ABAQUS建立平齐端板节点的三维实体分析模型,考虑材料的非线性及节点大变形的影响,模型建立了各部件间显式的接触关系。采用试验结果对模型进行验证分析,结果表明有限元方法可以准确地模拟出节点受力及变形,同时可以方便地得到节点整个破坏过程。螺栓受力分析表明,螺栓剪力越大则其极限抗拉承载力越小。对节点进行不同荷载组合的参数分析的结果表明:节点的临界温度随着拉力或剪力的增加而降低,且剪力的影响更为显著;在所研究的参数范围内,抗拉与抗剪相关承载力基本呈负的线性关系;增加端板厚度可以有效提高节点抗拉及抗剪承载力。

火灾下平齐端板节点考虑剪力作用的组件模型研究

对已有的平齐端板节点的组件模型进行改进,考虑了剪力与拉、弯作用的耦合效应,并用三维有限元分析的结果对组件模型进行了验证。采用该组件模型,可以方便地得到节点在同时承受拉、剪、弯综合荷载作用时的性能。结果表明,增大剪力会导致节点失效温度的降低,但温度低于550℃时剪力对节点变形的影响不大;端板越厚、节点承受的弯矩及拉力越小时,剪力的影响更为显著,端板为8mm时剪力对节点性能的影响可忽略;悬链拉力会显著影响节点的性能,因此火灾时应考虑节点可能受到的附加拉力的影响。

钢框架外挂再生混凝土墙板结构局部性能分析

为研究钢框架外挂再生混凝土墙板结构的受力性能,对两榀单层单跨1︰3缩尺的钢框架外挂再生混凝土墙板试件进行了拟静力试验。在对结构滞回曲线分析的基础上,重点研究该结构中外挂节点的破坏模式、框架梁柱和梁柱节点的应力分布、内力传递机理等局部性能。结果表明:钢框架外挂再生混凝土墙板结构的耗能能力偏低,但持荷性能较好;栓焊混合梁柱节点中钢框架内力分布均匀,梁柱节点整体性能好;平齐端板梁柱节点在强震下变形能力强,钢梁受压翼缘和端板局部翘曲;在开裂荷载之前,外挂墙板与连接角钢接触良好,钢框架与墙体协同工作,性能稳定;峰值荷载过后,下部外挂节点处钢柱翼缘局部屈曲,连带角钢产生较大扭转变形,上部外挂节点周围的墙体混凝土局部压碎、脱落,钢筋裸露,结构丧失承载能力。

考虑力组合效应的钢框架端板连接力学行为

为研究不同力组合效应对平齐端板连接力学行为的影响,采用ABAQUS程序建立不同受力情况下连接的非线性简化有限元模型,通过与国内外典型试验结果对比分析,验证了有限元模型的可靠性。基于此通过考虑8种力组合因素的影响,分析了2种不同钢等级的梁柱节点力学行为,进一步讨论了EC3 Part 1-8规范的适用性。结果表明:简化有限元模型在弯矩-转角曲线、破坏形态、初始刚度和塑性抗力等方面与试验结果吻合良好。框架梁轴力对节点的力学行为影响显著,当轴拉力为20%的框架梁轴向塑性抗力N_(pl)时,高强钢节点的刚度和强度分别降低68%和52%;当轴压力为-20%N_(pl)时,刚度和强度分别增加89%和42%。此外节点的滞回耗能能力、破坏模式以及分类属性与梁轴力水平密切相关。对于高强钢梁柱平齐端板节点,EC3规范对框架梁轴压力的限值仍过于保守。研究结果对于提高结构的抗倒塌能力和组合力作用下的理论研究具有重要参考价值。

火灾下拉剪组合作用对高强螺栓节点性能影响的试验研究

火灾中节点的承载力随着温度的升高而降低,高温下梁的悬链线效应在梁内产生较大的拉力,高强螺栓连接节点通常在拉剪共同作用下发生破坏。采用自定义双线性炉温控制曲线,进行两类共8组高强螺栓连接节点的恒载升温试验,分析了端板式连接和腹板双角钢连接两类节点在高温以及拉剪共同作用下的变形发展及破坏规律。试验结果表明:高强螺栓连接节点区的梁端板、连接角钢、柱上翼缘及高强螺栓的温度接近,且较梁柱构件温度低50℃左右;节点刚度随着温度的升高而降低,且大约在节点温度达到500℃后刚度下降速度明显加快;火灾下8mm端板节点的变形集中于拉力较大侧端板及螺栓,16mm端板节点的变形则集中于拉力较大侧螺栓及柱上翼缘;腹板双角钢连接节点主要是角钢产生较大变形;两类节点失效温度随拉力或剪力的增加而减小,且同类节点在不同拉剪组合作用下的残余变形模态类似。