节点域斜加劲肋设计计算方法

我国现行钢结构设计规范与规程对梁柱节点域的抗剪能力提出了具体的要求,并指出当节点域抗剪能力不足时可设置斜向加劲肋。但是却没有给出所设置的斜加劲肋的计算办法。采用有限单元法对考虑了斜肋板宽厚比、腹板宽厚比、节点域高宽比、柱翼缘宽厚比等多种影响因素的节点域模型进行了屈曲后强度计算,分析了各种不同情况下的节点域的变形及应力分布,提出了有斜加劲肋的节点域的等效计算模型及计算公式,并推导了门式刚架节点域斜加劲肋的设计计算公式。

刚架节点域斜加劲肋设计

对门式刚架节点连接形式之一—端板竖放节点连接的节点域受力性能、变形特性及斜加劲肋的设计方法进行了分析推导。

设置斜向加劲肋钢梁试验研究

在剪力作用下,当钢梁腹板高厚比较大时,腹板会沿主压力方向发生屈曲,从而降低钢梁承载力,为此提出了在腹板主压应力方向设置斜向加劲肋,以提高腹板的抗屈曲能力.对腹板设置斜向加劲肋的简支钢梁及在梁长四分点设置或不设置加劲肋的平腹板简支钢梁进行了跨中集中荷载作用下的静力试验,对其受力性能进行了分析,着重探讨了设置斜向加劲肋工字钢梁的腹板局部屈曲性能、屈曲形式、屈曲后强度和承载能力.试验研究表明,腹板设置斜向加劲肋工字钢梁具有优异的屈曲后能力,钢梁的极限承载能力大大提高.

方钢管混凝土框架-斜加劲薄钢板剪力墙的抗震性能试验研究

对2个单跨两层1:3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行了低周反复荷载试验,研究了斜十字加劲薄钢板剪力墙的抗震性能,并与方钢管混凝土框架-非加劲薄钢板剪力墙进行比较.得到了方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移及抗震性能指标,分析了结构的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能.结果表明,方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的侧向刚度和承载力,良好的延性及耗能性能;斜十字加劲肋的设置提高了薄钢板剪力墙的强度和刚度,有效抑制了钢板墙的面外变形.方钢管混凝土竖向边缘构件保证了薄钢板剪力墙性能的充分发挥.

斜向槽钢加劲钢板剪力墙弹性剪切屈曲研究

通过对剪切作用下的闭口斜加劲钢板剪力墙进行有限元弹性屈曲分析,研究了肋板刚度比和抗扭抗弯刚度比对斜向槽钢加劲钢板剪力墙剪切屈曲性能及其加劲门槛刚度的影响。通过有限元分析,得到了斜向加劲钢板剪力墙临界剪切屈曲应力随内填板跨高比和加劲肋抗扭抗弯刚度比变化的关系曲线。考虑加劲肋对内填板加劲边转动约束,提出了第二门槛刚度,并给出了具有良好精度的斜向槽钢加劲钢板剪力墙的门槛刚度及第二门槛刚度计算公式。研究结果表明,受压型加劲肋对加劲板的临界剪切屈曲应力提高明显,随肋板刚度比的增大,加劲板的剪切屈曲应力增大,而受拉型加劲肋对板的屈曲荷载提高有限;当肋板刚度比达到第二门槛刚度时,加劲肋可以完全约束加劲边的面外位移和转动。当提高加劲肋的抗扭抗弯刚度比时,能够有效降低加劲肋的门槛刚度,因此,建议加劲肋的抗扭抗弯刚度比不低于0.307。

增设腹板斜向加劲肋H型钢梁极限承载力试验研究

首先进行了试件钢材的基本力学材性试验,测量试件钢梁板件平整度方面的初始几何缺陷;在此基础上展开主体试验,主要分析和对比设与不设斜向加劲肋、设有不同方向斜向加劲肋的H型钢梁破坏过程,研究斜向加劲肋对钢梁极限承载力的影响和更有效的设置方式。

增设腹板斜向加劲肋H型钢梁极限承载力有限元参数分析

采用有限元参数分析结合数学拟合的方法,以腹板高厚比为参变量,同时剔除腹板厚度的影响,研究沿主压应力方向设置斜向加劲肋的H型钢梁极限承载力与全截面塑性承载力的拟合关系。分析发现,适当厚度的斜向加劲肋可显著提高钢梁的抗剪承载力。

侧边开洞-斜向槽钢加劲钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究开洞形式及槽钢加劲肋对钢板剪力墙抗震性能的影响,对2个1/3缩尺的单跨双层侧边开洞-斜向槽钢加劲钢板剪力墙进行了低周往复荷载试验,得到了双侧开洞-交叉加劲钢板剪力墙和单侧开洞-多道斜向槽钢加劲钢板剪力墙的荷载-位移曲线、破坏特征、骨架曲线等,分析了两种钢板墙的承载能力、延性、退化特性以及耗能能力等性能。通过分析框架梁的受力情况,给出了考虑加劲肋作用的开洞处梁腹板最小厚度计算公式。试验结果表明,两种形式的槽钢加劲钢板剪力墙均有良好的抗震性能。双侧开洞-交叉加劲钢板剪力墙试件的滞回环饱满呈梭形;单侧开洞-多道斜向槽钢加劲钢板剪力墙试件在加载前期滞回曲线有"捏缩"现象,耗能梁段形成后"捏缩"现象消失。槽钢加劲肋能有效限制内填钢板的屈曲变形,加载过程中未发生扭转,避免加劲肋破坏导致加劲效果失效。双侧开洞-交叉加劲钢板剪力墙试件受槽钢加劲肋作用,中梁开洞处梁腹板承受剪力增大约30%。建议在开洞处梁腹板合理布置加劲肋,避免框架梁过早屈服影响整体结构性能的发挥。

门式刚架转角节点域受力性能的试验

目的解决门式刚架节点域设计中存在的问题,为工程施工提供借鉴.方法通过在门式刚架转角处节点域设置斜向加劲肋,与无斜向加劲肋的试件进行对比,研究其受力性能.结果对比荷载位移曲线,当转角外缘受压时,节点域内设置斜向加劲肋的构件承载力最高,比没有设置斜加劲肋的节点域承载力提高了约60%.结论在门式刚架节点域中设置斜向加劲肋,可以提高试件的承载力.当工程中门式刚架转角节点处,梁、柱处于正弯矩作用即转角节点域外翼缘受压时,建议架设斜加劲肋以防止结构失稳.

装配式高性能轻钢框架梁柱节点抗震性能试验

研发了装配式π形连接件和双L形带斜向加劲肋连接件轻钢框架梁柱节点,进行了10个足尺轻钢框架梁柱节点的低周反复荷载试验,包括7个π形连接件节点、2个双L形带斜向加劲肋连接件节点以及1个普通H型钢梁腹板栓接、翼缘焊接节点。设计参数包括节点构造,π肢长度以及框架柱的截面类型,比较了不同节点的破坏形态、滞回特性、承载力、刚度退化、耗能能力及应变特征。结果表明:π形连接件节点与普通H型钢梁腹板栓接、翼缘焊接节点相比,初始刚度和承载力显著提高;π形连接件节点与双L形带斜向加劲肋连接件节点相比,初始刚度和承载力明显提高;增大π肢长度可提高节点初始刚度及承载力;钢管混凝土柱节点比钢管柱节点的刚度及耗能能力明显提高;H型钢柱节点刚度低于钢管混凝土柱节点。π形连接件节点和双L形带斜向加劲肋连接件节点构造简单、便于装配、抗震性能优越,可用于低多层装配式轻钢框架结构,其设计思路也可用于其他装配式钢框架结构。