柱钢管不直通的新型钢管混凝土柱-梁节点(I)——轴压下采用钢筋网加强钢管不直通的节点区的性能

提出一种全新的钢管混凝土柱 -梁节点形式 .其主要特点是 :采用柱钢管在梁柱节点区不直通、梁纵筋或型钢在节点区连续直通的连接构造形式 ,柱钢管在节点区不连续而导致其轴向承载力的下降通过采用环梁加大节点区截面并配置水平钢筋网或环形钢筋来加强 .通过试验结果证明了采用水平钢筋网加强的这种新型节点的可行性 。

节点区柱钢管不贯通式钢管混凝土柱-梁节点抗震性能

对节点区柱钢管不贯通式钢管混凝土柱-梁节点进行6个试件的低周反复荷载试验,研究此类型节点的抗震力学性能。研究表明在不同的配筋情况下,试件表现出环梁外框架梁破坏、环梁与梁交界处破坏及环梁内破坏的3种破坏形态。从滞回曲线、骨架曲线、应变分析、延性、强度刚度退化、能量耗散能力等方面对试验结果进行讨论。结果表明通过合理配筋,可使得此类型节点具有良好的抗震性能。采用"强节点弱梁"原则设计的节点,延性系数均大于2.9,强度退化系数均大于0.96,环线刚度曲线呈下凹型趋于收敛,归一化滞回耗能也均大于3.3。而"强梁弱节点"试件S3,其滞回曲线出现较明显的捏缩现象,延性系数为2.2,加载后期强度退化系数下降到0.78。"节点较弱"的S5试件,其性能介乎前两者之间。

节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱-梁节点轴压承载力

对节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱-梁节点在轴压下节点核心区的受力特点进行了分析,指出主要的影响因素为混凝土强度、节点横截面面积与钢管面积的比值、节点环筋的数量、节点高度。在局部承压理论的基础上,根据约束混凝土理论,提出多重箍筋对内核混凝土的约束力逐重叠加的思想,并引入节点高度影响系数,建立该种节点轴压承载力计算公式。计算结果与试验结果比较,两者吻合良好。

节点区柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱-梁节点区的受压试验研究

对节点区柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱-梁节点进行了7个试件的轴压试验及2个试件的偏压试验,研究了梁通过处钢管开孔及各层间钢管柱分离两种型式的柱钢管不全贯通式节点的力学性能,包括轴压及偏压的受压破坏形态、开裂荷载、极限承载力、结构变形能力,以及环梁钢筋、钢管及纵筋等部件的受力特性.结果表明:不全贯通式节点在环梁和环向钢筋约束下具有较高的承载力和较好的延性;钢管在梁位开孔(型式一)与钢管在节点区完全分离(型式二)的两种试件具有相同的节点区破坏形态及相近的力学性能;随着偏心距的增大,偏压试件的极限荷载及极限应变有减小的趋势;偏压构件的环筋应变沿受压侧向受拉侧衰减,形成不均匀的约束力;柱纵筋轴向压应变有沿节点区向两端衰减的趋势.

节点区柱钢管不贯通式钢管混凝土柱-梁节点传力机理研究

为研究节点区柱钢管不贯通式钢管混凝土柱-梁节点的传力机理,文章采用基于纤维模型的有限元软件SeismoStruct开展数值模拟分析,建立了该种新型钢管混凝土柱-梁节点的三维简化模型,模拟节点低周反复荷载作用下滞回曲线并与试验结果进行对比,结果表明,数值模拟分析结果与节点低周反复荷载试验结果拟合良好.在验证简化节点模型正确性的基础上,对框架梁的弯矩分布、环梁的扭矩与弯矩分布进行研究,总结了节点区钢管不贯通式环梁节点的弯矩传导机理.研究表明,该新型节点的弯矩传导主要集中在框架梁轴方向,传力机制较节点区钢管贯通的节点型式直接、有效.

分离式竖向加劲板钢管混凝土柱-梁节点的抗震性能

为了研究分离式竖向加劲板钢管混凝土柱-梁节点的抗震性能,对7个节点试件进行了在柱顶施加恒定轴压力、梁端施加往复荷载的试验。通过对试验数据分析,得到了各个试件的荷载-位移曲线、骨架曲线、应变曲线、强度和刚度退化规律、延性等结果。试验观测到节点发生3种破坏模式:梁翼缘在加劲板短边附近受拉破坏;梁翼缘和加劲板间焊缝受剪破坏;与加劲板连接处的钢管壁受拉破坏。在屈服线理论的基础上,提出了与加劲板连接处钢管壁受拉破坏模式下的塑性机构模型。根据虚功原理推导出了该模式下的屈服荷载计算公式,计算公式与试验结果吻合较好。将推导出的公式与典型的3种破坏模式计算公式相组合,可以准确地预测节点最终破坏模式。

新型钢管混凝土柱-梁节点有限元分析

在合理选择单元类型、材料的本构关系、破坏准则以及裂缝处理的基础上,利用非线性有限元分析程序AN-SYS,对节点区柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱-梁节点的受力机理进行三维非线性有限元分析,进一步研究该节点的裂缝形态和受力性能等.分析结果表明,有限元模型计算结果与已有试验结果吻合较好.

基于转动摩擦铰阻尼器的干式装配梁-柱节点抗震性能试验

基于转动摩擦铰阻尼器(RFHD),提出了转动摩擦耗能干式装配梁-柱节点(DRFDBJ)。为了验证DRFDBJ结构对于实现预期力学性能的可行性和合理性,以施加在摩擦片表面的螺栓预紧力(P_(c))为变量,开展了2个工况下的DRFDBJ试件低周往复拟静力试验研究。结果表明:DRFDBJ结构的力学性能主要由RFHD提供并控制,试验中节点呈现了稳定的承载力和理想的变形、耗能能力,并实现了预期的损伤集中;2个不同P_(c)水准下节点承载力的试验值与理论值误差不超过5%,通过调整P_(c)可实现节点承载力的调控,为DRFDBJ结构承载力的可调控提供了支撑。

装配式冷弯厚壁型钢半刚性梁-柱节点抗震性能试验研究

冷弯型钢在装配式结构中应用具有天然的优势,为了扩展冷弯厚壁型钢结构的使用范围,克服冷弯厚壁钢的缺点,设计6个新型分层装配式“十字型”梁-柱节点,进行循环加载试验,对梁-柱节点的破坏模式、初始刚度、骨架曲线、等效黏滞阻尼系数、能量耗散系数、割线刚度、滞回曲线和关键部位应变分布进行研究,主要得到以下结论:通过螺栓和节点板的滑移,半刚性节点具有一定的耗能能力。增设高强螺栓可以提高梁柱节点的承载力,初始刚度和耗能能力也得到提高,避免梁端与连接板孔壁承压。增加可更换节点翼缘板,对梁-柱节点的破坏模式没有明显影响,承载能力、耗能能力、初始刚度分别得到较大提高。

自复位梁-柱节点的耗能与复位能力协调关系研究

目的 研究自复位梁-柱节点(SCBCJ)的耗能与复位能力间协调关系,提出简化设计方法,从而实现SCBCJ耗能器与预应力筋的合理配置。方法 建立了SCBCJ的理论恢复力模型,对该类节点的复位与耗能能力协调关系展开研究,通过有限元分析验证了简化设计方法的可行性。结果 节点的耗能能力随着复位耗能比R的增大而增加,复位能力随着R的增大而减小;在循环荷载下,SCBCJ滞回曲线呈“旗帜”型,无残余变形,耗能能力较强。结论 所建立的协调关系表达式可以表征SCBCJ耗能与复位能力的协调关系,提出的简化设计方法实现了SCBCJ的耗能与复位能力的合理匹配,解决了设计时耗能器与预应力筋配置问题。

斜撑对方钢管柱-桁架梁节点抗震性能影响试验

为实现施工现场绿色、高效率、高精度的模块化装配式钢结构建筑的建造,分别提出基于柱座式的带斜撑和不带斜撑的装配式方钢管柱-桁架梁节点。共设计4个十字形足尺试件,并对其进行滞回加载试验。分别考察梁破坏和斜撑破坏模态下试件的抗震性能,探究两种破坏模态产生的原因。评估斜撑对节点极限承载力、延性、刚度以及能量耗散能力等抗震性能的影响,分析两种破坏模态下节点的传力机制,并结合破坏模态和受力特性分别给出带斜撑和不带斜撑节点的设计建议。结果表明:不设置斜撑的试件表现出良好的塑性变形和能量耗散能力等抗震性能;斜撑的设置不仅有效地将塑性铰由桁架梁转移到斜撑端部,而且大幅度地提高节点的承载力和刚度,但在斜撑破坏前桁架梁塑性变形能力受限。整个加载过程中,4个试件的柱座与桁架梁之间的连接未出现破坏,且柱子与柱座之间的法兰板未出现明显的滑移现象,该柱座式连接可靠。

大跨无柱地下车站梁-柱节点受力性能的局部多尺度有限元方法

岗厦北综合交通枢纽核心换乘区的中庭51.2 m×48.0 m(南北长度×东西长度)范围为无柱设计范围,其跨度在全国尚属最大。梁-柱节点是该结构传力关键,但数量繁多、类型复杂,且建造过程存在多重体系转换,必须确保节点传力顺畅。基于多点约束方程法(MPC),提出一种局部多尺度有限元方法(LMFEM)。采用LMFEM方法,进一步研究梁、柱贯通方式对本文依托工程典型梁-柱节点受力性能的影响,发现柱贯通节点整体应力较低,传力顺畅,应力集中不显著,更适用于岗厦北大跨无柱地下空间结构。基于现场监测,将节点受力状态实测值与不同方法所得计算值进行对比分析。研究结果表明:相比于传统局部精细化有限元方法(LRFEM),LMFEM方法具有建模工作量小、边界条件易于满足圣维南原理、可兼顾计算精度和计算效率的特点;在同等建模规模和网格细度情况下,LRFEM2模型计算值与实测值的最大相对误差为11.8%,LMFEM模型计算值与实测值的最大相对误差为12.5%,但后者具有更少的节点数量和更短的计算时间,而LRFEM方法的计算精度受边界条件和单元网格细度影响较LMFEM方法的大;本文提出的LMFEM方法具有计算精度高、计算效率高、边界条件易明确等优势,可应用于大型复杂工程结构的节点局部受力性能分析。

新型开洞圆钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点受力性能研究

传统的钢-混凝土混合结构的圆钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点存在钢筋交错、纵横向需与钢构件避让或开孔等情况,节点构造复杂,施工难度较大,连接节点成为钢-混凝土混合结构的设计及施工难点。对此提出了新型开洞圆钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点,并结合近年来采用钢-混凝土混合结构的项目经验,对该类节点进行有限元分析,研究了柱顶轴压力和柱端水平力对节点各部分构件受力性能的影响,结果表明,柱顶轴压力的变化显著影响了圆钢管混凝土柱钢管开洞位置各构件的应力,且偏心力对圆钢管混凝土柱承载力有一定的折减。最后考虑到钢管壁开洞对圆钢管混凝土柱存在一定程度的削弱,采用了四种加强措施,分析了四种加强措施下钢管荷载-应力曲线,结果表明,开洞位置钢管壁加厚效果最为显著,设置内环板对缓解应力集中效应也有一定的效果,设置竖向断开加劲肋与设置竖向连续加劲肋荷载-应力曲线基本一致,考虑到设置竖向断开加劲肋所需钢材更少,认为设置竖向断开加劲肋具有较为显著的优越性。

双阶受力干式装配梁-柱节点抗震性能试验研究

研究提出了一种双阶受力干式装配梁-柱节点(DADBJ)。该节点的关键组件是摩擦铰(RFH)和预设缝防屈曲钢板(SBRSP),具备2个受力工作阶段和损伤集中易修复的特性。为了验证DADBJ构造的合理性,揭示其双阶段受力工作机理,设计加工了DADBJ试件,以SBRSP的预设缝隙宽度作为试验变量,进行了2个工况的低周往复拟静力试验。结果表明:提出的DADBJ构造实现了预期的双阶段受力特性,第一阶段由RFH提供节点的力学性能,第二阶段由RFH和SBRSP共同提供节点的力学性能;DADBJ的损伤集中于芯板,通过更换SBRSP芯板对节点快速修复,节点的性能可恢复到初始状态;SBRSP的预设缝隙宽度可直接决定DADBJ第二阶段的启动位移;提出的DADBJ双阶屈服荷载理论公式和二阶启动位移理论公式精确度好。该研究可为装配式框架结构和多阶受力型结构的设计和研究提供参考。

新型钢管混凝土柱-混凝土梁钢筋连接器节点受力性能研究

传统的钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点一般采用环梁节点,针对有多梁交汇且带有混凝土悬挑梁的环梁节点,施工难度较大,尤其是钢筋连接节点成为钢管混凝土柱-混凝土梁混合结构施工难点。结合近年来采用钢-混凝土混合结构的项目经验,提出了新型钢管混凝土柱-混凝土梁钢筋连接器节点。详细介绍了钢筋连接器节点的构造、特点及有限元建模过程,采用有限元分析的方法,通过三组模型研究了钢筋连接器边界条件对结果的影响,结果表明,端部固定约束时钢筋连接器应力结果相对其余两种略大。此外,还进行了钢筋布置形式的影响分析,着重介绍了不同梁宽下钢筋连接器的布置形式和尺寸对节点受力性能的影响,结果表明,钢筋连接位置对钢筋连接器应力有直接的影响,但均匀的钢筋布置时钢筋连接器受力合理。最后列举了钢筋连接器的几种加强措施,其中采取20mm倒圆角的方式能有效削弱端板与中肋、边肋连接处的应力集中。

装配式梁-柱钢结构全螺栓连接节点的力学性能和抗震性能研究

装配式钢结构H型钢梁-钢柱节点采用全螺栓连接,能够提高装配式高层钢结构的安装速度。为了明确全螺栓连接节点的力学性能和抗震性能,采用准静态加载试验分析方法,将试验过程分为5个阶段:弹性阶段、非线性变形阶段、明显滑移阶段、承载力强化阶段和屈服阶段,对9个不同螺栓数量的试件进行研究,对9个试件在整个加载过程中加载点的荷载-位移曲线以及变形和接触面滑移情况进行分析。结果是:在连续加载循环中,滑动载荷越来越小,各回路盖板上螺栓的拉力减小,拉伸力的降低导致抗滑能力和耗能能力的降低,迟滞回线饱满,这表明螺栓连接结构具有良好的耗能能力,力学性能和抗震性能好。

钢筋混凝土梁-柱节点设计改进

在现代建筑工程中,钢筋混凝土梁-柱节点的设计对于确保结构的安全性和耐用性至关重要。近年来,随着建筑设计的复杂性增加以及对更高安全标准的追求,传统的梁-柱节点设计方法面临着许多挑战。这些挑战包括如何有效提高节点的抗震性能、延长其使用寿命以及优化材料使用。本文旨在探讨钢筋混凝土梁-柱节点设计的改进策略,以提高其性能和经济效益。通过对当前设计方法的评估,本文提出了一种新的设计理念,即通过使用高性能材料、优化结构布局和采用先进的施工技术,来增强节点的抗震能力和耐久性。此外,还考虑了环境影响和成本效益,以确保所提出的解决方案不仅在技术上可行,而且在经济上可持续。通过实验验证和数值模拟,本研究证明了改进措施的有效性,为未来的梁-柱节点设计提供了新的思路和方法。

带有偏移角的型钢混凝土梁-柱节点抗震性能研究

为了研究带有偏移角型钢混凝土梁-柱节点的抗震性能,采用数值模拟方法,以6°为步长,建立了从0°到30°的6个边节点模型,进行了低周往复荷载下的拟静力试验,对各边节点的破坏形态、承载能力、滞回性能等进行了分析。结果表明:在往复荷载作用下,各边节点的梁端都形成了塑性铰并发生了破坏,但等效塑性应变区域向偏移侧转移;边节点偏移角的增加对滞回曲线的形状没有明显影响,但会提高节点的承载能力和耗能能力,导致骨架曲线外扩。

装配式钢混梁-柱螺栓连接节点力学性能研究

基于装配式钢混梁-柱螺栓连接节点单调加载试验,运用ABAQUS对节点进行数值模拟,通过对不同构造参数的梁-柱节点进行对比,提取荷载-位移曲线,分析螺栓直径、端板厚度、轴压比以及配筋率等参数变化对装配式钢筋混凝土梁-柱螺栓连接节点的影响。结果表明,螺栓直径与端板厚度超过18 mm后,其改变对于节点的力学性能影响较小,单调加载下,增大轴压比会使极限承载力和初始转动能力降低,轴压比取0.4较为适宜;提高配筋率可以使极限承载力和初始转动能力提高,配筋率为1.06%性价比最高,最直接影响节点力学性能的因素是轴压比和配筋率。

钢管混凝土柱、型钢混凝土柱、钢柱与钢筋混凝土梁连接节点研究现状综述

钢-混凝土组合结构兼具钢筋混凝土结构与钢结构的共同优点,具有承载力高、刚度大、延性和抗震性能好及节约材料等优点,符合土木工程的发展方向。处于复杂受力状态下的梁-柱节点区域是建筑结构中需要特别关注的部位,既是整体结构安全性和可靠性的重要基础,又是建筑结构抗震设计中的薄弱环节,因此节点部位的设计至关重要。在综合介绍钢管混凝土柱、型钢混凝土柱及钢柱与钢筋混凝土梁的连接节点研究背景的基础上,分析了上述节点连接的构造形式及受力性能等方面的研究现状,指出了该类节点连接方式及受力性能方面有待进一步解决的问题,为该领域的深入研究及该类节点连接的设计提供参考。