自攻螺钉增强胶合木梁柱螺栓节点的抗弯承载力计算

现有研究表明,自攻螺钉能有效抑制木材纹理的开裂。主要研究经自攻螺钉增强后的胶合木梁柱螺栓-钢填板节点的抗弯承载力计算方法,通过在木梁自由端施加集中力,基于自攻螺钉的增强作用,把梁柱节点螺栓处产生的弯矩分解成沿木材纹理方向的一对力偶矩与垂直木材纹理方向的一对力偶矩,并结合Johansen屈服模式进行力偶的计算。得出的理论计算值与经自攻螺钉增强后的节点实测值进行比较,误差在10%之内,很好地解决了自攻螺钉增强螺栓节点的抗弯承载力理论计算问题。

长螺杆加强型胶合木梁柱节点力学性能

胶合木梁柱螺栓钢填板节点由于抗弯刚度较低,在结构设计中通常被视为铰接。提出了一种长螺杆加强型胶合木梁柱节点,为无支撑或剪力墙的中高层木结构体系中提供较好的刚性连接。设计并加工了3组不同长螺杆直径的节点试件,通过单调加载和往复加载试验探究了节点的抗弯刚度、抗弯承载力、破坏模式及耗能性能。通过ABAQUS有限元软件建立了节点力学模型,模拟结果与试验结果较为吻合,并基于该模型开展了参数分析。结果表明:该节点具有较高的抗弯刚度与抗弯承载力,经过合理构造后节点损伤主要集中在长螺杆,而长螺杆在破坏后易于更换,可提高节点韧性与使用寿命。参数分析结果表明,转动刚度与长螺杆直径及力臂呈正相关。基于试验与模拟的结果,提出了该类节点抗弯刚度及抗弯承载力的计算方法,为其在实际工程中的设计与应用提供参考。

自攻螺钉增强胶合木梁柱螺栓节点受力性能试验研究

设计制作了9个胶合木梁柱螺栓节点试件,其中7个螺栓节点采用自攻螺钉进行增强。进行了单调和低周反复加载试验,研究胶合木梁柱螺栓节点采用自攻螺钉增强后的受力性能。试验研究表明,胶合木梁柱螺栓节点易产生木材撕裂破坏,采用自攻螺钉增强后的节点由于自攻螺钉咬合力作用,有效抑制了木材纹理的开裂;当螺栓边距、端距小于GB/T50708—2012《胶合木结构技术规范》限值时,节点试件的承载力及延性仍有明显提高,其中,螺栓直径20 mm的节点试件承载力最大提高了112%,螺栓直径14 mm的节点试件承载力提高了81%。

柱轴压比对梁柱高强度螺栓外伸端板连接节点单调加载性能的影响

基于非线性有限元分析方法,分析了一组柱轴压比不同的梁柱高强度螺栓外伸端板连接节点在单向加载作用下的节点的初始连接刚度、极限弯矩承载力和破坏模式,得出柱轴压比是影响梁柱高强度螺栓外伸端板连接节点性能的主要因素之一。

胶合木双肢柱框架结构螺栓连接节点力学性能试验研究

为了研究胶合木双肢柱螺栓连接节点的力学性能,设计一种胶合木双肢柱框架节点,对12个节点试件进行单调加载(8个试件)和低周反复加载(4个试件)试验,探讨螺栓直径、螺栓数量及梁端外包钢板加强等因素对框架节点的破坏形式、承载力和耗能能力的影响。研究结果表明:随着螺栓直径增大,节点由延性破坏转变为脆性破坏,承载力提高,刚度增大,耗能能力降低。螺栓直径为14~18 mm的节点试件比螺栓直径为12 mm的节点试件承载力提高了20.0%~46.9%。螺栓直径为16 mm的节点试件比螺栓直径为14 mm的节点试件刚度提升幅度为15.6%~41.8%,耗能量降低31.4%;螺栓数量为6个时较螺栓数量为4个时承载力提升17.0%;梁端外包钢板加强试件较未加强试件最大弯矩增加了73.8%,屈服弯矩增加了43.6%。

冷弯薄壁C型钢梁柱节点受力性能研究

用有限元分析软件ANSYS对双肢冷弯薄壁C型钢梁柱节点的受力性能进行了研究,建立了节点模型,在梁端进行静力加载,得到了节点的VonMises应力云图和弯矩—转角曲线,并对C型钢厚度、螺栓间距、节点板厚度对节点的破坏模式和连接刚度的影响进行了分析,得出了有益的结论。

冷弯薄壁型钢节点刚度的数值分析和预测模型

通过对Byran公式进行修正得出多层板单螺栓搭接节点初始拉伸柔度的计算模型;随后分析了节点板厚度、螺栓安装容差、螺栓端距等参数对修正系数及初始拉伸柔度的影响;在此基础上推导出冷弯薄壁型钢梁柱节点初始转动刚度的预测模型.结果表明,对半刚性的冷弯薄壁型钢梁柱节点而言,采用线性模型能取得较精确的结果.研究结果为冷弯薄壁型钢门式刚架的设计提供了一定的参考建议.

新型单边螺栓承载力试验研究

以单板的4种加工工艺(螺纹切削、淬火切削、螺纹挤压以及热熔钻)和组合板厚度为影响因素,对28组(202个试件)普通钢板作为螺母时的螺栓承载力进行试验研究.试验表明:单板螺栓承载力随板厚增加而显著增加,螺纹挤压工艺是较为理想加工方式;相同螺栓直径,螺栓承载力组合板随板厚增加而增大,但当组合板厚达到16mm之后(螺纹圈数接近8),承载力增长趋势减缓;组合板加工工艺的质量对螺栓承载力有显著影响.

胶合木梁柱螺栓-钢填板节点转动性能研究

通过4组22个胶合木梁柱螺栓-钢填板足尺节点试件的单调和低周反复加载试验以及有限元数值模拟研究梁柱螺栓-钢填板节点的转动性能。试验研究表明,胶合木梁柱螺栓-钢填板节点性能主要取决于螺栓和螺孔周边木材的承压能力;节点加载初期的螺孔间隙和加载后期木材横纹裂缝张开均会导致节点刚度显著下降;同等条件下,节点初始刚度和极限弯矩随螺栓直径的减小而减小,节点初始刚度随螺栓边距的增加而减小。对试件进行有限元分析结果表明,基于有限元分析软件建立的节点三维实体模型对于节点的初始刚度和极限弯矩有较好的模拟精度(误差20%以内)。此外,模型参数分析表明,在更大取值范围内(螺栓直径12~28 mm,螺栓边距30~70 mm),螺栓直径和边距对节点性能的影响与试验结果一致。

梁柱螺栓连接节点刚度对装配式斜支撑钢框架结构受力性能影响研究

采用ANSYS有限元分析软件,对单榀单层纯钢框架、斜支撑钢框架和30层装配式斜支撑钢框架整体结构进行分析,结果表明,梁柱螺栓连接节点刚度对纯框架的构件内力、构件承载力、侧向位移、楼层刚度、自振特性、构件损伤率、极限荷载、结构破坏模式等影响较大,应按照节点实际连接刚度计算;对斜支撑框架的受力性能影响较小,可以按照节点刚性连接进行计算;对30层整体结构的影响与无斜支撑梁柱螺栓连接节点占总节点的比率有关,当比率小于4.2%且梁柱节点转动刚度达到3×10~4k N·m·rad^(-1)以上时,可以按照节点刚性连接假定进行结构整体设计分析,无需修正。当不满足上述要求时,提出了先将梁柱螺栓连接节点简化为刚性连接计算,再对结构位移、周期、构件承载力等进行修正的简化分析方法。文中研究结果可为该结构体系的设计提供参考。

方钢管混凝土柱-H形钢梁螺栓连接节点受力性能试验研究

进行了考虑压型钢板-混凝土组合楼板组合作用的方钢管混凝土柱-H形钢梁螺栓连接节点的静力性能试验研究。分别对无楼板、楼板受压、楼板受拉的3个足尺节点试件进行了静力加载试验,通过对比分析,考察了节点在单调荷载作用下的受力性能,包括初始转动刚度、极限承载能力等,研究了正、负弯矩作用下楼板组合作用对其受力性能的影响。研究结果表明:无板节点试件梁端位移延性系数达到2.2以上,满足抗震设计要求;组合节点和无板节点受力性能差别明显,相比于纯钢梁,组合梁横截面中和轴上移,组合节点的初始转动刚度、承载力与无楼板节点相比均有大幅度提高;组合节点螺栓开始滑移的荷载增大,最大滑移量减小;节点核心区剪切变形可忽略不计。

方钢管混凝土柱-H型钢梁螺栓连接组合节点参数分析

利用ABAQUS软件建立方钢管混凝土柱-H型钢梁螺栓连接组合节点的三维有限元数值分析模型,通过变化节点参数,共设计3组7个试件,对节点试件进行非线性有限元数值仿真模拟,研究此类节点在静力荷载作用下的荷载-位移曲线,分别考察正负弯矩作用下楼板组合作用对其受力性能的影响,确定影响其极限承载力、延性及初始转动刚度的主要因素及其影响规律。研究结果表明:组合节点的极限承载力、延性及初始转动刚度等,随着压型钢板-混凝土组合楼板板厚、配筋率的增大而逐渐增大,随着抗剪栓钉布置数量的减少而降低。

方钢管混凝土框架抗震性能试验研究与非线性有限元分析

为研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的抗震性能,制作了3榀方钢管混凝土框架试件,通过低周反复荷载试验,研究了框架的抗震性能,分析了轴压比、梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响。在考虑几何、材料及接触非线性的基础上,采用有限元软件ABAQUS 6.10对试验框架进行了低周反复荷载作用下的精细化数值模拟。与试验结果的比较表明,数值分析结果与试验结果吻合较好,具有较好的精度,可用于方钢管混凝土框架的分析。基于数值分析结果,剖析了框架梁柱连接节点、柱脚等关键受力部位的应力发展过程,明确了框架的受力机理和破坏机制。