H型钢梁柱栓焊连接节点的有限元研究

栓焊连接有两种常用设计方法:简化设计法和精确设计法。基于工程算例,对两种计算方法得出的栓焊连接节点进行ABAQUS建模分析,研究两种计算方法下连接节点的受力特征。

装配式钢框架柱法兰栓焊连接节点受力性能试验研究与有限元分析

为研究一种新型法兰栓焊连接柱节点在多高层钢结构中的工程应用,对3个法兰连接足尺模型试件进行了静力加载试验,并建立ABAQUS有限元模型对其进行对比论证以及理论分析。分析结果表明:新型法兰栓焊连接节点受力性能良好,对比传统法兰连接节点其刚度和承载力均有所提升;新型法兰栓焊连接节点的破坏模式有所改善。得出了不同焊缝尺寸下新型法兰栓焊连接节点的螺栓与焊缝承受弯矩的受力分配比,试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。

穿心板式钢管混凝土柱-钢梁栓焊连接节点力学性能分析

该文提出两种适用于窄截面钢管混凝土柱的穿心板式栓焊节点,两种节点的下翼缘和腹板采用螺栓连接,上翼缘采用焊接连接。该节点既能有效避免室内凸角的出现,又能解决全螺栓连接节点需要预留安装缝、节点刚度偏低的问题,同时具有可快速装配、方便混凝土浇筑等优点。该文阐述了节点的构造、加工及装配过程、设计原理;基于单调加载试验建立有限元模型,分析了该节点的受力过程、破坏模式、刚度和延性。结果表明:有限元模型分析结果与试验吻合较好;穿心板式栓焊连接节点的主要破坏模式为梁受压翼缘的屈曲及相邻腹板的鼓曲,节点塑性铰远离节点核心区,符合强节点弱构件的设计原理;节点属于刚性连接,具有较大的刚度和承载力、较好的延性。

钢框架梁柱栓焊连接组合节点抗弯承载力分析

为了得到钢框架组合节点抗弯承载力的计算方法,采用"组件法",借鉴已有对各组件承载力的研究结果,计算抗弯承载力时考虑了包括钢梁柱屈曲、混凝土局部受压、腹板抗剪、栓钉剪切等因素对节点承载力的影响。根据足尺试验中组合截面应变分布特征,用两种方法推导出栓焊连接组合节点正负弯矩承载力公式。与现有试验数据的比较说明,公式可以较准确且偏保守地计算节点抗弯承载力,方便于设计应用。

火灾下高强钢栓焊连接节点力学性能试验研究

通过栓焊连接节点足尺试验,对比分析Q690和Q9602种强度的高强钢栓焊连接节点在常温和火灾高温下的力学性能。将试验获得的节点承载力与美国、欧洲和中国的现有规范进行对比,验证现有规范对高强钢栓焊连接节点的适用性,并提出高强钢栓焊连接节点的设计建议。最后,对比分析高强钢端板连接节点和栓焊连接节点抗火性能的异同,结果表明高强钢栓焊连接节点抗火性能相对优于高强钢端板连接节点。

火灾下高强钢栓焊连接节点力学性能数值研究

采用ABAQUS对高强钢栓焊连接节点火灾下的力学性能进行模拟,通过经验证的模型对高强钢栓焊连接节点进行参数分析。结果表明:温度升高,节点的极限抗弯承载力M_(max)、节点塑性抗弯承载力M_(y)和节点的初始刚度K_(ini)均降低;强度较低钢材的节点匹配较厚的梁柱翼缘和腹板比强度较高钢材的节点匹配较薄的梁柱翼缘和腹板,可获得相近的节点塑性抗弯承载力以及相近或更高的节点转动能力,从而实现节点优化设计。

弱轴栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能试验研究

栓焊连接是钢结构建筑中常用的节点形式之一,该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。针对栓焊连接节点,采用备用荷载路径法,选择两跨三柱型梁柱子结构作为研究对象,对3个不同跨度比(1:0.6、1:1.0、1:1.4)的弱轴栓焊连接梁柱子结构试件进行单调静力加载试验,对比分析了连续倒塌条件下3个试件的破坏模式、力学性能和抗力机制。试验结果表明:3个试件的破坏过程均为梁端受拉翼缘先后发生断裂,进而断裂截面部分内力转由腹板螺栓传递,且梁端受压翼缘屈曲,最终由于梁柱节点处梁腹板螺栓孔发生剪切破坏或梁腹板、节点板断裂使试件丧失承载力。通过分析试件的失效机理可知,3个试件的抗力机制发展过程经历了梁机制阶段、梁机制向悬链线机制转变的过渡阶段、悬链线机制阶段。弱轴栓焊连接节点具有较高的冗余度,当受拉翼缘断裂后节点仍具有一定的转动能力,剩余结构通过梁柱之间可靠的拉结力及梁端产生的较大转角保证悬链线效应能够充分发挥,且在之后的大变形中起主导作用,而梁柱节点变形的快速增大有利于梁柱子结构通过梁柱构件间的协同工作继续承担荷载。对不等跨弱轴栓焊连接梁柱子结构试件,其初始断裂部位往往位于跨高比较小的短梁,且短梁相比长梁的悬链线效应更为显著。

浅述钢结构施工中栓焊连接变形的控制方法

通过对现场施工过程中钢结构栓焊连接变形的研究,采取相应的控制措施以适应现场大型炼厂的施工要求。

浅述钢结构施工中栓焊连接变形的控制方法

通过对现场施工过程中钢结构栓焊连接变形的研究,采取相应的控制措施以适应大型石油、化工装置的施工要求。

钢管混凝土柱-型钢梁刚性节点栓焊连接技术

在装配式钢结构中,钢管混凝土柱与钢梁-免支模钢筋混凝土组合楼盖结构体系,承载力较强,塑性和韧性好,抗震性佳,施工方便等优点,在单层和多层工业厂房、高层写字楼、住宅等钢结构建筑中得到广泛的应用。柱-梁刚性节点栓焊混合连接施工技术是该体系的施工质量控制主要环节,是整个建筑安全性的关键。为方便施工人员了解该体系节点的栓焊混合连接施工技术,管控建筑工程质量,本文从施工技术特点、工艺流程、方法、质量控制、注意事项等方面进行了阐述,以利于装配式钢结构及该体系得到更好的推广应用。

钢框架栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能分析

对钢框架中栓焊连接节点的两跨三柱型梁柱子结构进行单调静力加载试验,分析了在连续倒塌条件下试件的破坏模式和抗连续倒塌机理.试验结果表明:试件破坏表现出多次、间断性破坏特征,先是失效柱梁柱节点处梁端受拉翼缘发生断裂,进而梁端受拉翼缘与边柱连接附近处发生断裂;试件因两跨梁协同工作在后期阶段可提供高于前期受弯阶段的承载力,表现出较为富余的后期强度储备.同时对影响钢框架梁柱子结构抗连续倒塌性能的边界条件(边柱刚度和周边构件约束)进行数值分析,若边柱足够梁端约束,则周边构件对结构抗倒塌承载力的提高影响较小.

节点域无加劲肋的钢框架栓焊连接边节点的半刚性及其初始刚度

以钢框架边节点为研究对象,分析栓焊连接节点(节点域无加劲肋)受力后的变形机理,由此推导初始刚度计算公式,并用15个节点有限元模型来验证公式的合理性。结果表明:理论公式计算栓焊连接节点的初始刚度具有足够的精度。最后根据欧洲规范EC3对这15个节点进行分类,结果表明,很多栓焊连接节点不满足刚性节点刚度的要求,属于半刚性节点。

110kV变电站栓焊混合连接和螺栓连接钢结构碳排放研究

钢结构连接方式的低碳比选已成为变电站方案选择的重要环节。文章以歌风和秦仙110 kV变电站工程为例,通过计算钢材用量、假定运输距离、确定施工机械台班消耗、查找相关碳排放因子,得到栓焊混合和螺栓两种连接方式的钢结构在建材生产、建材运输、建造阶段的碳排放值。将两种方案的碳排放值进行比较,结果表明,钢结构碳排放主要来自建材生产阶段,螺栓连接钢结构在施工阶段碳排放值比栓焊混合连接钢结构少,在建材生产与运输阶段碳排放值却远远高于栓焊混合连接钢结构。

钢框架栓焊梁柱连接节点的抗震设计

节点设计是整个钢结构设计的重要环节,提高钢框架梁柱连接节点的抗震性能是整个钢结构抗震设计的重要内容。本文主要介绍了提高钢框架栓焊梁柱连接节点的抗震设计的主要措施,主要方法包括:通过加腋和加盖板对节点进行加强,提高节点承载力;对梁局部削弱,使塑性铰从节点区外移至梁上;改进节点区焊接孔构造形式,缓解局部应力集中;妥善处理弧板和垫板,减少焊缝缺陷。

不同跨度比下栓焊刚性连接梁柱子结构抗倒塌性能试验研究

以钢框架中3个不同跨度比(1∶0.6、1∶1.0、1∶1.4)的栓焊刚性连接梁柱子结构(两跨三柱型)为研究对象,通过单调静力加载试验研究了连续倒塌条件下梁柱子结构的破坏模式、力学形态和抗力机理。试验结果表明,试件表现出多次、间断性破坏特征,先是失效柱与梁受拉翼缘连接处断裂,进而因跨度比不同有所差异:等跨试件边柱梁柱节点处梁端受拉翼缘发生断裂;不等跨试件短梁受拉翼缘与边柱连接附近处发生断裂,短梁先于长梁失效。3个试件的变形形态相似,其抗力机制发展过程可划分为梁机制阶段、梁受弯向受拉转化的过渡阶段和悬链线机制阶段。试件的多次局部破坏使其呈现出多个荷载峰值点,在梁机制阶段荷载随跨度比增大而减小,之后等跨试件因上下梁的协同工作可提供高于梁机制阶段的承载力,而不等跨试件由于短梁先于长梁失效而长梁的悬链线效应未能充分发挥,荷载峰值依次降低,即等跨结构较非等跨结构在大变形时具有更好的传力机制,有利于提高结构的抗倒塌承载力。

钢框架梁柱栓-焊混合连接极限弯矩的计算

在工程设计中,当钢框架中梁柱连接采用栓焊混合连接时,往往被认为是全刚性连接,但随着研究的深入,有成果表明此种连接的承载性能会随着其连接构造尺寸的改变而发生一定的变化.以前人的研究成果为基础,对钢框架中梁柱栓焊混合连接的极限弯矩提出了计算方法;同时,采用四参数方程来描述此种连接的M-θ关系曲线.

栓焊混合连接钢板剪力墙试验研究

本文描述了内填钢板与边框采用高强螺栓和焊接混合连接钢板剪力墙试件的试验过程。一个试件的内填钢板仅在上下侧与边框焊接连接,另一个四周采用栓焊混合连接,二者内填板中部均采用高强螺栓拼接。给出了试件的刚度、强度、延性和耗能指标。试验结果表明四周连接试件具有良好的耗能能力,内填钢板能有效发挥其抗侧能力,而上下侧连接试件的性能稍强于纯框架。与同尺度的全焊接试件相比,栓焊混合连接试件的初始刚度较低,极限承载力相近,变形能力和耗能能力增强。这是螺栓连接处存在相对滑移和局部变形的结果。工程应用时宜根据结构性能需求采用不同的连接方式。

焊接——高强螺栓混合连接性能与工艺研究

本文论述了焊接——高强螺栓混合连接的性能特点,试验并分析了在混合连接中用焊接和高强螺栓连接强度匹配控制混合连接承载力的条件.试验和测试了焊接热对栓接的影响.试验并提出焊——栓混合节点最佳的连接施工工艺.这些在设计与施工中都有着重要的实用价值.

下栓上焊梁柱连接节点纯弯试验研究与有限元分析

为研究下栓上焊连接节点在纯弯荷载作用下的受力性能、典型破坏特征、纯弯承载力的计算方法,设计并制作了4个足尺试件,采用三等分点加载方式,利用分配梁制造纯弯段进行纯弯试验。采用ABAQUS有限元软件建模分析,并将有限元结果与试验结果对比验证。分别考虑下翼缘螺栓未发生滑移与发生滑移两种情况,并提出纯弯承载力计算公式。试验和有限元结果表明:在纯弯荷载作用下,全螺栓连接节点屈服荷载与极限荷载最大,栓焊混合连接节点极限荷载最小,但其屈服荷载大于下栓上焊连接节点,在正弯矩与负弯矩加载作用下荷载差别较小,认为翼缘不对称连接不会对节点受弯承载力产生不利影响。破坏现象均为节点出现整体弯曲变形,钢梁上翼缘节点核心区与加载点间出现鼓曲变形,形成局部屈曲。鼓曲出现的位置:全螺栓连接节点距离核心区最远,其次为下栓上焊连接节点,栓焊混合连接节点鼓曲位置距离核心区最近。通过对比有限元模拟与试验结果可知,典型破坏现象一致,且峰值弯矩平均误差较小,约为5%,精度较高。

正交异性钢桥面板栓焊接头疲劳性能

针对正交异性钢桥面板栓焊连接细节,设计制作两个足尺试验构件,进行了静载、疲劳试验,并建立了有限元计算模型.计算分析发现:纵肋螺栓接头中面外弯矩影响明显,内侧拼接板受力大于外侧;拼接板中纵向应力呈鞍状分布,两个试验构件的疲劳裂纹均在内侧拼接板的中间区域首先出现.建议栓焊接头按Eurocode中的71级或铁路桥梁钢结构设计规范中IX细节进行疲劳设计.通过有限元模拟计算,对拼接板进行优化设计,改善了栓焊接头的疲劳性能.