弱轴连接的梁柱狗骨式节点性能研究

在钢框架中梁柱弱轴连接同强轴连接一样普遍,其理论分析和设计更为困难,研究其节点的性能具有重要的理论意义和重大的工程应用价值。狗骨式节点是针对传统刚性节点延性不容易保证、容易发生脆性断裂的缺陷提出的一种新型节点。考虑几何、材料和接触3种非线性的ANYSYS有限元软件,对弱轴连接的梁柱狗骨式节点在单向和循环荷载作用下的受力特点及抗震性能进行研究。结果表明:通过对靠近节点处梁翼缘的适当削弱,可以使得在结构刚度和强度降低较小的情况下,节点的延性显著增加;使地震作用下塑性铰偏离脆弱的节点焊缝,出现在具有较大延性的梁端,以充分发挥钢材的塑性性能。

翼缘加强型狗骨式节点的性能分析及改进

基于对"强节点弱构件"概念的深化,改进现有梁柱延性节点形式,提出几何尺寸更为合理的翼缘加强型狗骨式节点。首先以扩翼式节点试验研究为基础,利用ANSYS软件对此扩翼式节点进行非线性有限元分析,并将有限元分析与试验结果相对比;在此基础上,对梁柱节点形式加以变化,做出翼缘加强型狗骨式、狗骨式以及普通型3种形式节点,参照上述分析方法对这3种形式的节点进行循环荷载下的有限元分析,并调整翼缘加强型狗骨式节点的几何尺寸,从而明确改进后翼缘加强型狗骨式节点的性能优势。

钢框架梁柱狗骨式节点疲劳性能试验研究

对钢框架梁柱狗骨式节点在疲劳荷载作用下进行等比例试验,研究了狗骨式节点的破坏形式、滞回性能、梁截面削弱处和根部的应力应变情况及疲劳性能,并对结果进行了对比分析。试验结果表明对梁截面进行合理的削弱可以达到塑性铰外移的目的,具有更好的抗震性能;梁根部翼缘处的焊缝强度及质量是决定狗骨式节点疲劳性能的关键因素,只有具有良好的焊接质量才能充分发挥狗骨式节点在疲劳荷载作用下的抗震性能。

方钢管混凝土柱-钢梁狗骨式节点有限元分析

通过对未设内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁一般狗骨式节点有限元分析,提出方钢管混凝土柱-钢梁翼缘加强型狗骨式节点,并采用有限元软件ANSYS对方钢管混凝土柱-钢梁狗骨式节点进行非线性有限元分析。分析在低周反复荷载作用下,方钢管混凝土柱-钢梁狗骨式节点的抗震性能。结果表明:翼缘加强型狗骨式节点具有良好的延性和耗能能力,翼缘的加强使节点初始刚度增加明显。

狗骨式节点和半刚性节点的受力性能综述

为了改善传统钢结构梁柱节点的抗震性能,人们做了大量节点试验,发现通过对梁柱节点进行狗骨式设计或半刚性设计可以有效的提高节点的受力和抗震性能。该文对狗骨式节点和半刚性节点两种新型节点的受力性能和抗震性能进行系统的分析,跟传统的刚性节点进行比较,得出两种节点各自的优点,分析了影响两种节点受力性能的因素。

狗骨式节点梁翼缘削弱深度的取值研究

狗骨式节点能有效地将塑性铰从节点区域外移到梁上,增加节点延性,地震时起到保险丝的作用。理论分析表明,狗骨式节点梁翼缘削弱深度对狗骨式节点强度、延性及承载力都有明显影响。削弱深度过小不能有效地使塑性铰外移,削弱深度过大对结构承载力将产生不利影响。因此当削弱深度取值在合理范围内,才能有效改善节点抗震性能,提高钢框架节点的抗震能力。

梁柱刚性连接狗骨式节点设计方法研究

狗骨式节点能通过将塑性铰外移有效解决梁端脆性断裂破坏的问题从而保护梁柱节点区。从控制方程、设计准则、参数取值及构件验算等方面系统梳理了中美规范对于狗骨式节点的设计规定。基于假定的临界设计状态对上述规范之间的差异进行了详细的对比分析。研究结果表明:按照美国钢结构规范设计的狗骨式节点,塑性铰会优先或仅出现在削弱中心截面处,可实现塑性铰外移并保护梁柱节点区;而中国规范中的“强节点”公式中,计算节点区的承载力时使用了材料的极限强度,使得满足规范要求的截面削弱系数较小,难以保证节点区的塑性铰外移,且是否考虑钢梁腹板的抗弯作用对节点设计的影响有限。推导了弯矩梯度折减系数及框架梁抗侧刚度折减系数的计算公式,进一步明确了狗骨式节点在多遇地震设计组合下的强度复核原则和弹性分析时框架梁抗侧刚度的取值原则。最后给出了针对狗骨式节点的设计建议。

梁柱狗骨式节点连接探讨

在钢框架中普遍采用梁柱弱轴连接与强轴连接,但是针对其内容的相关研究存在许多难点需要克服,分析其节点的性能具有重要的理论与现实意义。针对传统的刚性节点延性较差,且容易发生脆性断裂等问题,提出了一种新的节点形式,即狗骨式节点。借助合理的削弱靠近节点处梁翼缘的方式,在结构刚度和强度减小程度不大的状况下,可以有效提高节点的延性。

非对称加强与狗骨式削弱型钢框架节点抗震性能数值模拟

为有效防止梁柱节点处发生脆性破坏并提高节点抗震性能,提出一种非对称加强与狗骨式削弱型钢框架节点。以边柱节点为例,利用ABAQUS有限元软件对非对称加强与狗骨式削弱型节点、非对称加强型节点、狗骨式削弱型节点和普通型节点共4个节点模型进行抗震性能对比分析,研究了节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等方面的区别。研究表明:非对称加强与狗骨式削弱型节点能够有效实现塑性铰外移,防止节点发生脆性破坏,同时不仅能够提高节点的耗能能力和延性,还可以保持较好的承载能力。

狗骨式钢框架子结构节点的累积变形及耗能能力

目的研究在不同加载制度下狗骨式钢框架子结构中节点的累积塑性转角、累积延性比及累积耗能能力的计算方法,为钢框架结构基于性态的抗震设计理论提供参考.方法基于所完成的6榀狗骨式钢框架子结构的拟静力试验,给出了钢框架子结构中典型狗骨式节点的滞回曲线,归纳了所有狗骨式节点的破坏模式、累积塑性转角、累积延性比及累积耗能能力,重点考察加载制度、板件宽厚比对其性能的影响.结果钢梁板件宽厚比对钢框架子结构中狗骨式节点的显著屈服转角有一定影响,钢梁板件宽厚比越大,则狗骨式节点越易发生先屈曲后屈服现象.加载制度对钢框架子结构中狗骨式节点的累积塑性转角及累积耗能能力有显著影响,所施加的循环位移越小,其累积塑性转角及累积耗能能力越大.结论通过统计分析回归了狗骨式节点的累积塑性转角、累积延性比及累积塑性耗能能力的计算公式,对提出狗骨式钢框架结构基于性态的抗震设计方法具有指导意义.

盖板加强型狗骨式节点的性能分析

基于对"强节点弱构件"这一概念的深化,对现有梁柱延性节点形式实行改进,即局部加大梁端焊缝截面,而且在离梁端一定距离处又适当削弱梁翼缘尺寸(以下称盖板加强型狗骨式节点),使梁端塑性铰外移的同时,梁柱节点既有较强的承载能力,又具备较好延性。利用ANSYS软件对盖板加强型狗骨式节点、狗骨式节点、盖板加强式节点以及普通型四种形式节点进行循环荷载下的非线性有限元分析,分析结果表明:盖板加强型狗骨式节点由于将塑性铰外移,增强了结构的耗能能力及延性性能,而又使节点的承载能力和初始刚度明显高于狗骨式节点,相对于盖板加强式节点,梁端翼缘截面尽管加强,但由于在离梁端一定距离处又适当削弱梁翼缘尺寸,不需要加大柱截面,从而达到节约钢材的目的。

狗骨式型钢混凝土框架节点性能的有限元分析

型钢混凝土结构是近几年国内外逐步推广的一种结构形式,在借鉴狗骨式钢框架节点构造的基础上,提出类似的型钢混凝土框架节点构造,将型钢梁端部的上、下翼缘削弱,通过削弱梁的抗弯能力保护主体构件免于损伤,实现延性设计,充分发挥钢材的塑性性能。针对型钢翼缘削弱部位进行详细的参数设计,利用有限元软件ABAQUS对普通型钢混凝土框架节点和狗骨式型钢混凝土框架节点进行了单调加载和低周往复加载下的模拟计算,通过对比分析两种节点的强度、刚度、延性、耗能等指标,探明这类节点的受力特点和抗震性能。

栓焊混合连接狗骨式梁柱钢节点残余应力有限元分析

焊接作为结构连接的一种重要形式被广泛应用于钢结构中。焊接过程中由于温度梯度产生的焊接残余应力,给实际工程安全带来很大的威胁,所以研究钢结构在焊接过程中产生的残余应力是十分必要的。利用有限元数值模拟软件ANSYS建立狗骨式梁柱节点顶底角钢、焊缝、螺栓混合连接的三维有限元模型,模拟梁柱节点焊接的温度场,在热弹塑性理论基础上求解焊接残余应力。结果表明:构件在焊接过程中主要受拉,并且在不同位置的应力各不相同。由于狗骨式节点的存在,削弱了节点对梁部分的约束。在梁上翼缘螺栓上出现焊接残余应力的最大值,在腹板角钢与柱连接的中间螺栓处出现最小值。这与规范中的规定基本相符。

梁柱弱轴狗骨式节点在工程中应用探讨

钢结构设计中合理的梁柱节点的连接对减少工程事故有着十分重要的现实意义,翼缘狗骨式削弱型节点在梁柱连接节点的设计应满足"强柱弱梁、强节点弱构件"的设计思想,在工程应用中取得了很好的效果,因此有必要进行研究和探讨。

装配式钢骨混凝土节点抗震性能研究

在装配式钢骨混凝土框架结构中,为保护节点免于损坏可将靠近节点域钢骨的上下翼缘进行削弱,形成"狗骨式"钢骨混凝土连接节点,钢骨削弱部分起到保险丝的作用,将塑性铰从梁端根部转移到狗骨形削弱部位,同时控制梁端塑性铰变形对节点核心区混凝土的不利影响,并能够充分发挥钢材的塑性性能。本文针对梁内有钢骨翼缘削弱的"狗骨式"框架边节点,首先进行了详细的参数设计,然后利用有限元软件ABAQUS对"狗骨式"框架边节点进行了单调加载和低周往复加载下的数值模拟计算,通过对节点强度、刚度、位移延性、耗能等指标的分析,全面分析了这类节点的抗震性能,分析结果可供工程设计人员在结构选型时参考。

不同连接方式对钢梁钢柱节点抗爆性能的影响

研究爆炸荷载作用下钢梁钢柱节点的动力学性能,对有效预防整体结构的连续性倒塌具有重要意义。先利用有限元分析软件ANASYS/LS-DYNA对爆炸荷载作用下的钢梁进行数值模拟,并与Amr的实验结果进行对比以验证模型和所用材料参数的合理性;然后研究采用不同连接方式(狗骨式连接和端板螺栓式连接)对钢框架梁、柱节点抗爆性能的影响。研究表明:与端板螺栓式连接相比,在相同爆炸荷载作用下,狗骨式连接时节点的最大应力较小,梁跨中节点的最大挠度最大。由于狗骨式连接在梁的上、下翼缘处进行了一定的削弱处理,使得较长的梁段能同时进入塑性阶段,可有效保护节点。在相同爆炸荷载作用下,端板螺栓式连接时,节点的承载能力和抗塑性变形能力要优于狗骨式连接。

装配整体钢骨混凝土框架节点抗震试验研究

钢骨混凝土结构又称为加劲混凝土结构是今后多高层建筑将普遍采用的一种性能优良、经济合理的结构形式。在多高层建筑的设计中,节点部分的处理至关重要,一般设计中是通过采用构造措施来对节点部分进行加强,以使节点本身的强度、延性、抗震性能能够满足要求。由于钢骨混凝土是采用型钢作为其基本骨架,因此可以借鉴一些纯钢结构中的节点形式,来提高钢骨混凝土节点的抗震性能和延性,"狗骨式"节点就是纯钢结构中的一种为保证节点的延性和抗震性能而采用节点形式。因此,对"狗骨式"节点在钢骨混凝土结构中的应用性能尤其是对其抗震性能的研究和探索具有一定的创新性,并且研究的结果对于指导结构设计和施工具有非常重要的意义。本文主要研究装配式钢骨混凝土组合结构框架中节点的抗震性能,通过对试件进行低周反复加载的试验研究,通过对装配整体式钢骨混凝土框架结构的"狗骨式"中节点的拟静力试验,分析其破坏形态、承载能力、滞回特性、刚度退化、延性、耗能能力、塑性铰区转动和核心区剪切变形情况等抗震性能,并就节点核心区的受力特征与应力传递机制进行分析和评价。

几类方钢管柱-H型钢梁节点力学性能对比

钢结构具有力学性能好、建筑布局灵活、施工周期短等众多优点。同时,大力发展钢结构建筑也是推动建筑工业化转型升级,推广装配式建筑,解决目前国内钢铁产能过剩的有效途径。因此,对于钢结构连接的研究具有重要意义。本文利用ABAQUS有限元分析软件对方钢管柱-H型钢梁节点中的加强套板式节点、加强环式节点、狗骨式节点、普通节点在往复荷载下的力学性能进行了对比研究。结果表明:加强套板式节点破坏形态为梁端塑性铰破坏,塑性铰出现在距柱表面75~175 mm距离处;加强环型节点破坏形态为节点核心区剪切破坏;狗骨式节点破坏形态为梁端塑性铰破坏,塑性铰出现在梁截面削弱处;普通节点为节点域柱表面变形破坏。加强套板式节点、加强环式节点、狗骨式节点、普通节点滞回曲线呈饱满的梭形,均具备良好的力学性能。狗骨式节点因梁截面进行过削弱,其极限承载力最小;加强环节点因加强环的加强作用,又是柱节点域剪切破坏,其承载力明显大于其它节点。

新型钢结构梁柱节点关键部位的应力分析

采用ANSYS有限元分析软件,比较分析翼缘加强型狗骨式节点、狗骨式节点、扩翼式节点和普通刚性节点4种模型在单调荷载作用下关键部位的应力分布情况.结果表明:翼缘加强型狗骨式节点和狗骨式节点塑性铰外移效果显著,而且不需加大柱的截面;而翼缘加强型狗骨式节点与狗骨式节点相比较可知,由于梁翼缘截面的扩大有效地减小了焊接接头的应力值,梁端焊缝负担得到缓解.

高层建筑钢结构梁柱节点试验研究

1994年美国Northridge地震和 1995年日本阪神地震后 ,许多新型梁柱节点被提出 ,其中狗骨式节点是研究最多的一种节点形式。现结合实际工程对这种节点进行了试验研究 ,探讨了其在模拟地震荷载作用下的性能。试验结果表明 ,通过对节点附近梁上下翼缘进行合理的削弱可以增加节点的延性 ,同时对节点的刚度、强度影响很小 ,很好地改善了节点性能。