钢管结构法兰连接节点抗弯承载简化设计方法

目的提出法兰连接节点的抗弯承载设计方法,为实际工程中的法兰连接节点设计提供依据.方法利用屈服线理论和简化的螺栓受力模型,得到分别由法兰板厚度控制和螺栓控制的法兰连接节点抗弯承载力,并力求综合两者,全面衡量法兰连接节点的受力特性.结果根据屈服线理论得到的由法兰板厚度控制的弯矩承载力计算公式的结果,与有限元计算结果和试验结果进行比较,三者吻合较好,证明其具有合理性和良好的适用性;根据半T型连接模型得到的螺栓力计算公式,合理考虑了螺栓的撬力作用,并得到螺栓与法兰厚度等强时的法兰板厚度计算式.结论最终得到了法兰连接节点全面的抗弯设计方法,提供了合理的设计流程,为法兰连接节点设计提供了一种有效途径.

塞焊设置对箱形柱芯筒式法兰连接节点性能影响的试验研究

钢结构闭口截面柱的竖向连接通常采用传统的全熔透焊接的方式,该方式存在效率低、成本高、污染重等问题,为解决竖向构件的高效装配难题,提出箱形柱芯筒式法兰连接节点,对芯筒与柱壁间设置塞焊和未设置塞焊的箱形柱芯筒式法兰连接节点进行拟静力试验,通过试验现象、恢复力模型、典型部位应变和法兰连接处螺栓预拉力研究节点的力学性能。研究表明:箱形柱芯筒式法兰连接节点能够在保证节点力学性能的同时实现竖向构件的高效装配,塞焊的设置能够加强芯筒与柱壁间的联系,充分发挥芯筒的作用,减小法兰连接区域应变和法兰板间开口大小,降低螺栓的预拉力损失,改善连接处螺栓群的受力状态,提高节点的刚度和承载力。对于施工现场允许少量焊接的情况,可采用设置塞焊的方式提高节点的力学性能,增加安全储备。

装配式方钢管法兰连接节点受力性能研究

法兰连接是装配式多高层钢结构中箱型柱全螺栓拼接的一种新方法,为研究箱型柱与柱法兰连接在拉力、弯矩、剪力组合作用下的受力性能,运用有限元分析软件ABAQUS对具有不同法兰厚度、螺栓边距、螺栓孔直径的11个法兰节点柱进行了分析。有限元分析表明:法兰厚度是法兰连接承载力、刚度、撬力大小的主要影响因素,螺栓边距会影响螺栓撬力的大小,螺栓孔径对法兰连接节点的力学性能没有影响。

箱形柱芯筒式双法兰刚性连接节点平面框架拟静力试验研究

提出一种箱形柱芯筒式双法兰刚性连接节点平面纯框架及减震框架,设计了两榀5层原型结构,对两榀原型结构试验子结构进行0.7倍缩尺,完成拟动力试验之后继续进行拟静力试验,该文对拟静力试验中两榀框架的滞回性能、各典型部位应变变化、刚度退化及耗能能力等进行对比研究。试验结果表明,当层间位移角为0.005 rad(1/200)时,纯框架和减震框架整体均保持弹性状态,中间柱型摩擦阻尼器开始摩擦耗能,占结构总耗能的71.3%;当层间位移角为钢结构弹塑性位移角限值0.02 rad(1/50)时,两榀试验结构滞回曲线均呈双线性,节点域均无塑性产生,减震框架柱脚塑性发展较纯框架更小;当层间位移角为0.04 rad(1/25)时,滞回曲线均更为饱满,节点域仍无塑性产生,纯框架柱脚屈曲更为明显。拟静力试验中两榀框架连接节点可靠,中间柱型摩擦阻尼器通过摩擦耗能,有效延缓减震框架主体结构塑性发展,减震框架结构刚度、耗能能力、抗震性能优于纯框架。

装配式钢结构自攻螺栓-芯筒法兰柱连接节点抗震性能有限元分析

装配式钢结构芯筒法兰柱拼装时需按照负公差进行安装,上柱内壁与芯筒间存在间隙,因此设置单向螺栓可以增强柱壁与芯筒的联系。为进一步实现高效装配并节约工程成本,采用自攻螺栓连接代替单向螺栓,即为装配式钢结构自攻螺栓-芯筒法兰柱连接节点。对该连接节点建立有限元分析模型,深入分析上柱内壁与芯筒间隙的变化对节点力学性能的影响。考虑到实际工程中间隙不宜过大,因此将上柱内壁与芯筒单侧间隙从0 mm设置到3 mm。有限元分析结果表明:当上柱内壁与芯筒单侧间隙小于3 mm时,节点滞回性能较为接近,间隙的改变对节点抗弯承载力和等效刚度退化曲线无显著影响,因此在保证节点抗震性能的同时满足施工安装的便捷性,可将装配式钢结构自攻螺栓-芯筒法兰柱连接节点上柱内壁与芯筒单侧间隙控制在2 mm。

中间柱型阻尼器全螺栓装配式钢框架数值分析

提出了一种中间柱型阻尼器全螺栓装配式钢框架结构体系,利用有限元软件ABAQUS对该体系平面框架进行了数值模拟,分析钢框架的滞回性能、法兰螺栓预紧力损失、中间柱滑移以及各关键部位的应变变化等,并与试验结果进行对比。结果表明:有限元结果与试验结果基本吻合,结构表现出良好的滞回性能和抗震能力,法兰螺栓预紧力稍有降低,单法兰内套筒式连接节点达到刚接效果;中间柱型阻尼器的设置,不仅为结构提供耗能,还可延缓结构塑性发展和保护主体结构。