蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点抗震性能研究

目的 提出一种蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点,探究节点抗震性能及不同因素对其影响规律,为相关设计提供借鉴。方法 理论分析蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点传力机制,建立并验证蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点ABAQUS模型,研究端板厚度、开孔率对节点初始转动刚度、承载能力、耗能能力、延性、刚度退化及破坏形式影响规律。结果 蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点弯矩最终由柱腹板与正向端板抗弯、柱翼缘与侧向端板抗剪承担;剪力最终由高强摩擦型螺栓连接面间摩擦力承担;端板厚度及开孔率越大,节点耗能进入蜂窝梁耗能阶段越早,连接刚度足够时节点抗震性能主要取决于蜂窝梁。结论 提出了蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点弯矩路径传递分配系数计算方法,建议节点端板厚度应大于1倍柱翼缘厚度,开孔率取值为60%~65%。

大跨度齿板连接木桁架搁栅楼盖竖向振动性能试验研究

为研究齿板连接木桁架搁栅楼盖的人致振动响应,对12m跨度齿板连接木桁架搁栅楼盖振动性能进行了足尺试验研究,分析了横撑和隔墙对木楼盖振动特性、楼盖刚度的影响,分析了单人步行荷载和自由落体冲击荷载作用下木楼盖的振动响应。结果表明:木楼盖前三阶振型符合预期,单跨木楼盖的基本自振频率在8Hz以下,低于连跨形式木楼盖的基本自振频率;安装横撑和设置隔墙都可以增加木楼盖的前三阶频率;在不同位置安装横撑均可提高木楼盖的刚度,减小木楼盖的静态挠度,均匀安装4排横撑可将楼盖中心静态挠度降低47.5%;不同方向步行荷载激励下木楼盖的振动响应略有不同,纵向行走而致的振动响应较大,横向较小,安装隔墙后木楼盖中心的振动响应能降低40%左右;木楼盖的纵向振动传递大于横向和斜向两个方向,安装隔墙有助于木楼盖振动的传递。

竹集成材齿板连接试验研究

为了研究采用国产齿板连接的竹集成材(laminated bamboo lumber,LBL)节点的力学性能,参照《木结构试验方法标准》(GB/T 50329-2012)的相关规定,对136个LBL齿板节点开展了齿板连接试验,确定了其齿板抗拉强度设计值、齿板抗剪强度设计值、板齿强度设计值和板齿抗滑移强度设计值。结果表明,齿板取向(θ)对LBL齿板节点的力学性能有显著影响,当齿板主轴由与荷载平行(θ=0°)转为与荷载垂直(θ=90°)时,齿板抗拉强度、板齿极限强度和抗滑移强度均得到提高。现有木结构设计规范提供的板齿强度计算公式明显高估了LBL齿板节点在齿板非正交于荷载方向(θ≠0°和90°)下的板齿极限强度与抗滑移强度。基于齿板取向,提出了LBL齿板节点的板齿强度计算公式,预测误差明显减小。与胶合竹(glued laminated bamboo,glubam)齿板节点的对比表明,布置横向竹条是改善LBL齿板节点连接性能的合理方法。

端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌动力性能研究

为研究端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌的动力性能,本文采用拆除构件法研究中柱失效下的端板连接蜂窝梁平面钢框架的抗连续性倒塌动力性能分析,并研究不同端板厚度、开孔率、首孔距离及孔形等参数对其抗连续性倒塌动力性能的影响。结果表明:中柱失效后,随失效柱的位移增加,蜂窝梁首孔处逐渐形成塑性铰,结构内传力路径重分布,使其重新维持稳定,并未发生连续倒塌。失效点极限竖向位移为419.1 mm,失效柱第三层极限水平位移为25.7 mm。端板厚度对其抗连续性倒塌性能影响较大,端板厚度为6 mm时,失效柱两侧蜂窝梁极限竖向转角达到7.34˚,结构发生连续性倒塌,建议端板厚度为10~14 mm之间。开孔率和首孔距离对连续倒塌性能影响较小,开孔率对其极限位移影响为正相关,推荐开孔率在50%~70%之间,首孔距离对其极限位移影响为正相关,推荐首孔距离在0.5~1.5 h之间。正六边形孔端板连接蜂窝梁平面钢框架相较圆孔形会更加稳定。基于位移法,提出适合端板连接蜂窝梁平面钢框架结构的动力放大系数为1.2。

基于三参数模型的方钢管柱-H型梁单向螺栓端板连接节点承载力研究

单向螺栓可较好地解决封闭截面内使用普通螺栓带来的施工不便和焊缝连接易发生脆性断裂等问题。为探索方钢管柱与H型梁单向螺栓端板连接节点的承载性能和影响因素,分别对梁柱平齐式端板连接节点和梁柱外伸式端板连接节点进行静力加载试验。试验通过校准有限元模型,发现两组数据吻合度较高,对此通过改变方钢管柱、H型梁和端板的截面参数与单向螺栓的直径建立了有限元模型进行承载力分析。研究结果表明:梁高度、柱壁厚度和螺栓直径对梁柱平齐式端板连接节点和梁柱外伸式端板连接节点的初始刚度和极限弯矩都有较大影响;梁柱外伸式端板连接节点的初始刚度和极限弯矩还受端板的宽度和厚度的影响。最后基于三参数模型拟合出初始刚度、极限弯矩和形状系数的近似公式,为此类节点在工程中的应用提供了参考。

带U形连接件的加强式梁柱弱轴端板连接节点抗震性能研究

对带U形连接件的肋板加强式钢梁-H形钢柱弱轴端板连接节点的抗震性能开展数值研究。在验证有限元模型准确性的基础上,分析了U形连接件厚度、加强肋板长度、加强肋板高度和梁端端板厚度对该节点破坏模式、抗弯承载力及抗震性能的影响。结果表明:该节点属于典型的梁柱半刚性连接节点,具有较好的转动能力;在H形钢柱弱轴设置U形连接件可使其与柱腹板和翼缘形成箱形节点域,增大节点域体积和抗剪切变形能力,提高节点抗弯承载力。U形连接件厚度取为0.83tf~1.16tf(tf为柱翼缘厚度)时,梁端形成塑性铰并先于U形连接件发生破坏;设置端板加强肋板可使梁端塑性铰远离节点区,避免钢梁与端板连接处焊缝应力集中,满足“强节点、弱构件”的抗震设防目标。同时提出了梁端端板厚度和加强肋板构造的建议取值,可供工程设计参考。

全栓接蜂窝梁柱端板连接空间节点梁铰机制有限元分析

目的提出一种全栓接蜂窝梁柱端板连接空间节点并探究节点强弱轴向蜂窝梁成铰机制的影响因素及梁铰发展规律,为工程应用提供参考。方法在验证ABAQUS模型精确度良好的基础上,建立36个蜂窝梁柱端板连接空间节点模型,分析连接刚度(端板厚度)、蜂窝梁节点转动贡献率(开孔率、开孔位置)对节点力学性能及破坏形式的影响,基于等效T型件法及组件法分析了弱轴向节点组件的节点转动贡献率。结果柱弱轴向弯曲变形及环端板对柱翼缘的约束使强轴向端板的抗弯承载能力降低,连接刚度及蜂窝梁节点转动贡献率足够时,强弱轴向最终均可形成梁铰机制,并具备良好的承载能力。结论强弱轴向端板厚度分别宜大于t_(cf)(柱翼缘厚度)与0.75 t_(cf),建议强弱轴向蜂窝梁开孔率分别为60%~65%和65%~70%,蜂窝梁节点转动贡献率可作为节点破坏模式的识别指标,并给出相应的计算方法。

带贴板销轴耳板连接参数化分析及设计方法研究

由于销轴耳板连接力学性能良好,施工安装方便,是索节点常用的连接形式.工程中为了提高无贴板销轴耳板连接的极限承载力,常在耳板两侧焊接贴板.然而现阶段针对带贴板销轴耳板连接的研究相对较少,其极限承载力计算方法尚未明确.为探究带贴板销轴耳板连接的破坏形式和极限承载力影响因素,设计了20个销轴耳板连接试件,包括4个无贴板销轴耳板连接试件和16个带贴板的销轴耳板连接试件,并进行破坏性试验.采用有限元软件ABAQUS对其力学性能和破坏形式进行数值模拟,模拟得到的破坏形式、极限承载力与试验结果基本一致,验证了有限元方法的正确性.基于有限元模型对带贴板销轴耳板连接进行参数化分析,研究销孔直径、耳板端距、耳板边距等参数对销轴耳板连接极限承载力的影响.通过理论推导和线性拟合的方法得到了带贴板销轴耳板连接孔壁承压破坏、净截面拉断破坏、端部截面剪切破坏下的极限承载力计算公式.由于贴板通过焊缝与耳板连接,在焊缝的作用下与耳板协同承受荷载,因此必须保证焊缝的强度,通过理论推导得出了环形角焊缝极限承载力的计算公式,并与有限元模拟计算结果对比,结果较为接近.本文为实际工程中验算带贴板的销轴耳板连接的极限承载力提供了理论支持,可用于指导实际工作.

GFRP开孔板连接件抗剪性能试验研究

文中设计并制作了六个不同的GFRP开孔板连接件,通过单调加载拔出试验分析了GFRP开孔板连接件的破坏模式、荷载-滑移曲线,探讨了开孔直径、开孔数量参数对GFRP开孔板连接件抗剪性能的影响,并回归拟合出了简化的荷载-滑移表达式.结果表明:增大开孔直径和增加开孔数量可以提高GFRP开孔板连接件的抗剪承载力;建立的简化荷载-滑移模型与试验结果吻合较好.

FRP开孔板连接件界面剪切性能研究

为研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)开孔板连接件与混凝土的界面剪切性能,对3组不同开孔个数的FRP开孔板与混凝土连接件进行了拔出试验,基于试验数据建立了有限元模型,进一步研究了开孔直径对界面剪切性能的影响。对比分析了试验结果和数值模拟结果,提出并验证了FRP开孔板界面抗剪极限承载力计算公式。结果表明:增大开孔个数和开孔直径可有效提高界面的抗剪能力;简化公式的计算结果与试验和模拟结果吻合较好。

Q460钢管管板连接节点的受弯性能试验研究

对是否设置加强环板、不同节点板宽度和钢管轴压力的6组共12个Q460钢管管板连接节点进行受弯承载力试验研究.结果表明:无加强环板试件在节点板两端由于应力集中,承载力较低,有加强环板试件的节点板两端应力分布均匀,试件承载力显著提高.当节点板宽度与钢管直径之比由2.5增大到3.0时,无加强环板、1/4加强环板、1/2加强环板试件的承载力分别提高6.10%~16.07%、13.36%~20.68%、9.61%~12.34%.与无加强环板试件相比,1/4加强环板试件的承载力提高102.86%~130.73%,1/2加强环板试件的承载力提高129.88%~166.33%.当钢管轴压比由0.10增大到0.23时,无加强环板、1/4加强环板、1/2加强环板试件的承载力分别降低10.05%~17.77%、10.79%~16.20%、4.74%~7.05%.现有规范对于无加强环板节点的承载力计算偏于保守.考虑加强环板和钢管轴力对节点受弯承载力的影响,提出了Q460钢管管板连接节点的受弯承载力计算公式,与试验结果吻合较好.

基于外肋板连接的联肢钢板组合剪力墙结构的有限元分析

通过有限元软件ABAQUS对基于外肋板连接的联肢钢板组合剪力墙结构以钢连梁的变形特征、耦连比及剪力墙轴压比等参数进行数值模拟分析,研究结构塑性发展、抗震性能、外肋板应力分布及恢复力特性。结果表明:该结构的抗震性能良好,滞回性能较强,塑性和变形能力也比较好。弯曲屈服型连梁耦连比在30%~60%之间、剪力墙轴压比在0.3~0.5之间时;剪切屈服型连梁耦连比设置在20%~50%之间、剪力墙轴压比小于0.3时,结构的延性、耗能和承载力均表现良好,外肋板应力也比较小。建立的恢复力模型骨架曲线可作为基于外肋板连接的联肢钢板组合剪力墙结构弹塑性反应分析的计算模型。

箱形节点域不锈钢端板连接梁柱弱轴节点受力性能

为了探究不锈钢弱轴节点的静力性能和抗震性能,设计并加工了4个端板连接不锈钢梁柱弱轴节点试件,包括奥氏体型和双相型两种不锈钢牌号试件各两个,且均设置了箱形节点域进行加强。对节点试件分别开展单调静力和低周反复加载试验,得到了节点的整体受力性能和局部受力特征,包括节点在单调静力和低周反复荷载作用下的失效破坏形态、荷载-位移曲线和螺栓力发展过程,以及节点在低周反复荷载作用下的刚度、强度退化和耗能能力。结果表明:在静力和循环荷载作用下,节点的最终破坏形态为柱子蒙皮板与柱翼缘的对接焊缝出现断裂,奥氏体型不锈钢节点的初始刚度约为双相型不锈钢节点的90%,塑性承载力约为双相型不锈钢节点的60%~70%;节点在循环荷载作用下,滞回曲线较为饱满,无明显捏拢现象,出现了刚度和强度退化,奥氏体型不锈钢节点的累积耗能约为双相型不锈钢节点的3倍。设置箱形节点域之后,弱轴端板连接节点受力性能对焊缝质量要求更高,焊缝的提前断裂导致不锈钢材的优良延性未能充分发挥。采用有限元软件ABAQUS建立了精细数值模型对试验节点的受力性能进行模拟,并基于试验结果验证了所建立模型的准确性。得到的试验结果和建立的有限元模型可为后续箱形节点域不锈钢弱轴节点受力性能研究提供参考。

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。

端板连接普通螺栓群中和轴位置研究

以螺栓群偏心距和端板厚度为研究参数,对梁柱节点中端板连接在偏心拉力作用下(A组)和纯弯矩作用下(B组)的螺栓群进行了受拉性能试验研究。通过对破坏模式、螺栓群受力分布和中和轴偏移率的分析,研究了端板连接普通螺栓群中和轴位置变化的情况;对两组试验开展有限元分析,从荷载-位移曲线和节点抗拉性能两方面进行研究。结果表明:随着荷载逐渐增大,螺栓群中和轴不断向受压区移动;增大螺栓群偏心距可使螺栓力增大,且加快中和轴向受压区偏移;增加端板厚度能够减小螺栓力,并延缓中和轴向受压区偏移;现行偏心受拉和纯弯矩作用下普通螺栓端板连接的计算方法(或公式)较为保守,与试验结果相差较大。给出的端板连接螺栓力修正公式的计算结果与试验结果吻合良好。在保证结构安全的前提下,该修正公式计算结果更接近螺栓端板的实际受力状态,从而达到减小节点钢材用量和降低成本的目的。

复合材料杆塔杆板连接点局部放电优化措施研究

为改善复合材料杆塔上的杆板连接点在污秽条件下存在的局部放电现象,通过有限元仿真分析金属板连接点和复合板连接点的电流畸变情况,提出改进连接点电流密度分布的措施。并搭建红外观测、可见光、泄漏电流和电压的多参量人工污秽试验同步观测平台以验证优化措施的改善效果。试验表明改进后的并联圆形复合板和金属套连接形式可以有效降低复合板连接点和金属板连接点的电流密度畸变程度,进而抑制连接点的局部温升和干带形成。

开孔板连接件抗剪承载力计算方法研究

开孔板连接件是一种承载力高、刚度大、经济性好的新型抗剪连接件,在钢-混组(混)合结构中应用前景广阔。为探究不同工程结构中开孔板连接件的承载力计算方法,对国内外相关研究成果进行了梳理,分析了不同推出试件形式下开孔板连接件的受力特征,探讨了几何尺寸、构造形式、材料强度等参数对连接件抗剪性能的影响。基于开孔板连接件构造特征及传力机理,提出了适于不同开孔板连接件构造的承载力计算方法。结果表明:开孔板连接件构造形式、混凝土强度、开孔钢板孔径大小及贯穿钢筋直径对其极限承载能力有较大影响。利用文章提出的钢混组(混)合梁PBL承载力计算方法,获得的计算值与试验值具备优良的相关性。

十字形双组合轴压角钢构件填板连接计算方法研究

从材料力学原理出发,基于剪力互等定理和轴压构件的二阶弯曲效应,结合十字形双组合角钢构件受压时的实际破坏形态,推导了十字形双组合角钢构件填板连接的理论计算方法,给出了填板连接的一般设计方法;并结合试验结果论证了传统算法的局限性,确定了不同填板布置形式时填板处十字形截面的剪力不均匀分布系数;理论计算方法考虑了十字形双组合角钢构件不同失稳模式的影响,与试验结果相比,其安全裕度在10%以上,较传统算法具有较大的优越性,能够满足输电塔结构设计的一般要求;最后通过精细化数值分析验证了计算方法的准确性和可靠性,并已将其应用于工程实践中。

木桁架齿板连接性能模拟的研究现状

从齿板连接构件材料及连接性质确定和连接性能模拟两方面介绍国内外木桁架齿板连接性能理论及模拟研究现状,并对三种常用的齿板连接性能研究的分析软件SAT、PPSAⅡ和ANSYS作了简单介绍。通过对文献资料的系统分析,认为齿板连接性能研究具有重要的科研和应用价值。

高强螺栓延伸/齐平端板连接节点的有限元模拟

分析研究钢结构半刚性连接的受力性能(弯矩-转角关系),可以采用实体有限元建立分析模型。主要介绍用C语言编写梁柱半刚性连接节点有限元模型前处理时的方法和技巧。