方钢管混凝土柱与钢梁的外肋环板节点抗震性能试验研究

为研究外肋环板节点的抗震性能,本文对3个十字型足尺试件进行了低周反复循环加载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,然后根据实测的滞回曲线对节点的承载力、延性、耗能能力、强度退化、刚度退化等抗震性能指标进行了详细的比较分析。研究结果表明,外肋环板节点构造措施简单合理,具有较好的抗震性能。通过空钢管试件和填充混凝土试件的对比分析,表明在钢管中填充混凝土有利于改善节点的抗震性能。

钢管混凝土柱-钢梁外环板节点抗弯承载力计算方法

基于ABAQUS软件建立了钢管混凝土柱-钢梁环板节点的三维有限元数值模型,通过已有试验结果与数值计算结果的对比校验了有限元模型的适用性。基于数值分析结果,分析了此类节点的受力特性,并利用有限元模型进行了参数分析,探讨了环板宽度、柱截面含钢率、钢梁极限弯矩、钢管强度、钢梁材料强度、混凝土强度、柱轴压比、梁柱线刚度比等参数对此类节点抗弯承载力的影响规律。在参数分析的基础上建议了此类节点的抗弯承载力简化计算公式,简化计算结果与有限元计算结果总体上吻合良好。

方钢管混凝土柱-H型钢梁外肋环板节点研究

在分析方钢管混凝土柱-H型钢梁框架3种刚接节点的构造形式和特点的基础上,提出了一种新型刚接节点———外肋环板节点。以外肋环板节点梁翼缘受拉模型为对象,分析了节点的受力传力机理,并基于屈服线理论,推导出了梁翼缘受拉模型的屈服承载力计算公式,为这种新型节点今后的研究和工程应用提供了依据。

钢管混凝土柱-钢梁环板节点抗剪性能数值模拟

为了研究钢管混凝土柱-钢梁环板节点的抗剪性能,采用ABAQUS软件对节点进行了数值模拟。通过对大量的典型算例进行数值模拟,验证模型的合理性。在此基础上,依据规范所规定的节点设计的一般原则,建立钢管混凝土柱-钢梁环板节点的有限元典型试件模型,并对该模型进行单调加载下的全过程分析。依据所得到的有限元数值模拟结果,分析节点宏观的破坏形态以及微观的剪力-剪切变形关系,以此来明晰节点的受剪机理,从而为抗剪设计提供一定的依据。

钢管混凝土环板节点设计的关键问题探讨

本文探讨了钢管混凝土柱-钢梁外加强环板节点设计计算中的关键问题,基于ABAQUS软件建立了此类节点的三维有限元模型,进行了其荷载-变形曲线的全过程数值模拟,理论计算与试验结果总体上吻合良好。利用此有限元模型,探讨了环板宽度对节点的极限承载力和初始刚度的影响规律。分析结果表明:随着环板宽度的减小,节点的极限承载力降低,初始刚度减小。合理的环板尺寸的计算公式尚需要在大量的参数分析基础上确定。

高强方钢管高强混凝土柱-钢梁套管环板节点有限元分析

目的研究一种新型方钢管混凝土柱与钢梁套管环板节点,以解决T型连接件与柱壁分离的现象以及外环板在外荷载作用下对节点承载力贡献不足的问题。方法采用ABAQUS对节点在低周往复荷载作用下的力学性能进行有限元分析。研究轴压比、梁柱抗弯承载力比值、套板高度、套管厚度等参数对该新型套管环板节点受力性能的影响。结果套管环板节点为半刚性节点,且具备良好的抗震性能和耗能能力,通过材料强度改变梁柱抗弯承载力比值会影响节点的破坏模态和抗震性能。结论建议轴压比控制在0.4~0.6;套管高度取100~200 mm;套管厚度取6~10 mm。

新型钢管混凝土柱环板节点的非线性有限元分析研究

钢管混凝土柱与梁的节点构造和受力分析是钢管混凝土柱结构推广应用的关键技术所在。提出一种新型钢管混凝土柱环板节点,并利用有限元分析软件ANSYS,对该新型钢管混凝土柱环板节点进行空间非线性有限元分析,分析垂直对称荷载作用下该新型构造节点内的应力分布情况和内力传递机理,并与穿心节点和不穿心的环梁节点进行比较分析。分析结果表明,该新型钢管混凝土柱环板节点能有效地传递梁端内力,且构造简单,施工方便,可为钢管混凝土柱节点的设计提供参考和选择。

输电钢管塔环板节点极限承载力的理论研究

以圆环-母线梁模型为基础,运用虚功原理,研究了无环板和四分之一环板节点极限承载力的计算方法,并给出了节点极限承载力的建议公式。通过将其与试验结果、有限元计算结果、日本铁塔协会的送电用钢管铁塔制作基准的计算结果进行对比,证明本文所提出的建议公式得到的结果较日本铁塔协会的送电用钢管铁塔制作基准的计算结果有所提高,并能较好地与试验和有限元计算的结果吻合,与试验结果的误差约为3%。本文可为超高压输电钢管塔节点设计和节点极限承载力确定提供参考。

方钢管混凝土柱-H型钢梁外环板节点抗剪性能研究

设计了3个方钢管混凝土柱-H型钢梁外环板节点试件,通过低周往复荷载试验,研究节点抗剪性能。根据试验现象和结果对节点破坏形式、梁端荷载-位移滞回曲线和骨架曲线进行分析。结果表明试件全部发生核心区剪切破坏,主要特征为核心区钢管腹板撕裂,随着轴压比增加还出现了外环板与钢管柱焊缝断裂的现象。分析轴压比对外环板节点抗剪性能的影响,发现轴压比的增加对试件的抗剪承载力、延性以及耗能能力基本没有影响,但会增加节点初始刚度,加剧节点的刚度退化。根据Nishiyama和聂建国提出的节点承载力不同的计算方法,进行了理论值的计算,并与试验值进行了比较,结果表明极限承载力理论值吻合较好,屈曲承载力理论值偏于保守。

不同构造的圆钢管混凝土柱-H钢梁环板节点抗连续性倒塌性能分析

使用有限元分析软件ABAQUS,模拟了中柱失效工况下圆钢管混凝土柱-H钢梁外环板式节点的连续性倒塌全过程,并认为环板、钢梁以及节点核心区三部分的构造变化会对节点连续性倒塌造成很大的影响。结果表明:节点环板外伸尺寸影响塑性铰的形成位置,但改变环板外伸尺寸对连续性倒塌性能提升不明显,故此在设计中选用哪种环板应充分考虑结构、工艺以及经济方面的需要。钢梁的构造影响着连续性倒塌工程中悬链线效应的发挥,抗连续性倒塌设计中建议使用扩翼式节点,不建议使用翼缘削弱式节点,而腹板开孔式节点可以在净空高度不够的情况下使用。节点核心区的构造方式会影响梁柱连接处焊缝的脆性破坏,设计时建议采用腋板加强式节点。对现有建筑进行抗倒塌加固时,建议焊接水平加劲肋或明牛腿,该方法可以大幅提升已有结构的抗连续性倒塌性能。

复式钢管混凝土外肋环板节点抗剪承载力研究

在已有理论和试验研究的基础上,对复式钢管混凝土外肋环板节点的抗剪受力性能进行分析。建立了节点核心区的抗剪受力模型,将节点域抗剪贡献分为三部分:节点域内外钢管腹板的抗剪贡献、节点主要连接件竖向肋板与锚固腹板的抗剪贡献以及节点域混凝土的抗剪贡献,推导了复式钢管混凝土柱节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的计算公式,为复式钢管混凝土柱节点的工程设计提供承载力计算方法。理论得到的节点屈服剪力和极限剪力值与试验结果进行了对比,并提出抗剪能力储备系数这一新指标反映节点的抗剪切破坏能力,量化地解释了节点发生梁铰破坏后抗剪能力的安全储备。得出此类新型节点在破坏时抗剪储备能力充足,可保证节点达到良好延性的破坏模式,说明节点设计符合强剪弱弯的抗震设计原则。

钢管混凝土梁柱外加强环板节点在装配式住宅中的应用研究

基于ABAQUS软件建立了节点数值计算模型,通过模拟节点在柱顶恒载和水平位移共同作用工况下的力学响应,分析了不同节点域延伸长度对节点力学性能和位移延性的影响。研究表明,在使用此类节点与梁端焊接连接的装配方式时,不同节点域延伸长度对节点的承载力及位移延性影响不大,但考虑到运输便利,建议延伸长度不大于3bf。

分离式圆钢管柱套筒节点与外环板节点的抗震性能试验对比研究

为了研究分离式圆钢管柱套筒节点的抗震性能,对分离式套筒节点和外环板节点进行了抗震对比试验研究,主要对试件节点破坏现象和节点的滞回曲线、刚度退化、极限承载力和延性等受力性能特征进行了对比,分析其抗震性能和变形能力。试验结果表明:新型分离式套筒节点与柱的连接更紧密,能够保证节点核心区的受力,满足“强节点,弱构件”的设计原则;套筒厚度从8 mm增加到10 mm时,能较大幅度提升节点的力学性能;当套筒厚度和外环板厚度都为10 mm时,套筒节点的抗震性能略优于外环板节点。

L形包角环口板加强方钢管T形节点轴向滞回性能研究

为研究L形包角环口板加强方钢管T形节点(LCPT)轴向滞回性能,对一组包角环口板加强T形节点进行轴向往复加载试验,并与未加强(URT)和覆板加强节点(DPT)进行对比。结果表明:包角环口板加强节点的轴向滞回性能较优,LCPT试件比URT试件的最大荷载可提高103.2%;LCPT试件比DPT试件的累积耗能能力更好,且LCPT试件比DPT试件的拉压对等性更好。进一步对包角环口板尺寸和屈服强度进行有限元参数分析,结果表明:包角环口板厚度是影响LCPT节点轴向滞回性能的关键几何参数,提高包角环口板屈服强度可提高节点承载力,但对节点耗能能力几乎无影响。最后,对比覆板、环口板、包角环口板三种方钢管加强节点的承载和耗能机理,包角环口板加强节点的轴向滞回性能更优。

方钢管混凝土柱-钢梁外肋环板节点承载力试验研究

为研究方钢管混凝土柱与钢梁受拉翼缘连接的结构性能,对新型节点-外肋环板节点梁翼缘受拉模型的传力机理进行了分析,提出了基于屈服线理论的节点承载力计算公式。采用正交试验法设计了10个节点模型试件并进行静力拉伸试验,研究了方钢管混凝土柱与钢梁翼缘连接的结构性能,介绍了各试件的破坏过程及特征,并对节点承载力实测值和理论计算值进行了比较分析。研究结果表明,外肋环板节点梁翼缘受拉模型具有较高的承载力和良好的延性,影响节点承载力的主要因素是竖向肋板的截面尺寸,水平环板的宽度对节点的承载力影响不大,但在钢管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度,理论分析提出的计算公式较好的预测了节点模型的屈服承载力。

考虑楼板影响的外环板式梁柱节点抗震性能:试验研究

该文对采用Q390钢材制作的4个T形节点构件进行了低周反复荷载试验,研究了钢梁和混凝土楼板的组合作用对采用高性能钢的外环板式梁柱节点的刚度、承载力以及耗能能力的影响。试验结果表明:由于楼板组合作用,钢梁上翼缘的稳定性得到显著提高;采用外环板式的梁柱节点连接方式,能够有效地将塑性铰外移,避免了在节点域附近的焊缝发生撕裂;但由于楼板组合作用的影响,此种节点形式也存在节点域附近外环板处发生断裂的可能性;该试验4个构件的滞回曲线都较为饱满,表现出较好的耗能能力和延性性能,在塑性点时,无楼板作用的试件的粘滞阻尼系数略高于有楼板作用的试件的粘滞阻尼系数;在层间位移角达到0.05 rad时,各试件的粘滞阻尼系数趋于一致。

复式钢管混凝土柱-钢梁外加强环板节点滞回性能及核心区变形研究

为了研究复式钢管混凝土外加强环板节点滞回性能及核心区变形场,基于数字散斑方法(DSCM)进行了复式钢管混凝土外加强环板节点低周往复加载试验,对节点的梁柱相对转角变化、核心区受剪性能、节点初始转动刚度以及滞回耗能特性等进行了分析。结果表明:节点弯矩-转角和核心区剪力-剪切变形滞回曲线没有捏拢,呈饱满的梭形,说明节点耗能性能良好;提高环板宽度、锚固腹板加肋和轴压比增大均可提高节点初始转动刚度和节点域抗剪刚度;提高梁柱线刚度比可提高节点的受弯能力、耗能能力和节点域剪切变形能力。节点域剪切变形对复式钢管混凝土柱-钢梁相对转角贡献较大,占比超过30%。测得的核心区剪应变云图分布基本发展为沿对角线对称,后期随着荷载增加,破坏形态为梁端弯曲的试件节点域剪应变发展较缓,而柱端压弯破坏的试件剪应变发展充分,在整个加载过程中,其节点核心区剪应变为梁端弯曲破坏试件的2~3倍。

复式钢管混凝土外加强环板节点抗震性能试验研究

外加强环板节点构造简单、传力路径明确,是目前比较成熟且被广泛应用的钢管混凝土结构节点,针对复式钢管混凝土柱设计了其与H型钢梁连接的外加强环板节点,对9个复式钢管混凝土外环板节点试件和1个单钢管混凝土对比节点试件进行了低周往复荷载试验,以轴压比、外环板宽度、梁柱线刚度比以及锚固腹板是否加肋作为主要变化参数,研究了新型节点破坏形态、破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力及强度刚度退化等性能。试验研究结果表明:梁柱线刚度比小的节点试件易形成梁端弯曲破坏形态,而梁柱线刚度比大易形成柱端压弯破坏形态;复式钢管混凝土外环板强度和刚度退化均匀、持续、稳定,表现出了良好的耗能能力和变形能力,抗震性能较好;轴压比增大可提高节点试件初始刚度;环板宽度增加可提高节点的延性;锚固腹板加肋可提高节点的承载力。

复式钢管混凝土外环板节点抗震性能有限元分析

为了研究复式钢管混凝土外环板节点的抗震性能,通过有限元模拟软件ABAQUS设计并建立了加肋和不加肋两个新型复式钢管混凝土外环板节点模型。模型中为钢管和混凝土分别赋予了不同的本构关系,经过设置分析步,边界条件,加载力等过程,得到了两种节点的破坏形态、承载能力、变形特征等。分析结果表明:两个模型计算得到的滞回曲线均为纺锤形,滞回环饱满,节点破坏均为梁端塑性铰破坏,加肋试件可提高节点的承载力和延性。新型节点整体性强,满足结构设计强柱弱梁及强节点弱构件的设计原则,具有较好的抗震性能,可以应用到工程设计实践中。

方钢管混凝土柱-外环板式组合梁节点在地震损伤后的耐火性能分析

为研究方钢管混凝土柱-外环板式组合梁节点在地震损伤后的耐火性能,该文建立了有限元数值模型,并用其他研究者完成的试验数据对模型进行了验证。在此基础上分别建立了震损后组合梁节点在三种受火工况下耐火极限计算模型,分析了组合梁节点柱防火保护层在滞回加载中的脱落位置及脱落程度和三种受火工况对节点耐火极限、破坏模态的影响。结果表明:经历柱端往复荷载作用的节点随着损伤程度的不断加重,钢管应力值及变形程度明显增大;当节点在楼板以下区域受火时,随着受火时间的增长,栓钉由底部至顶部的温度梯度较明显,楼板混凝土由于栓钉的影响,温度场分布呈现波浪形;不同损伤程度及不同受火工况对节点破坏模态均影响显著,但有无考虑防火保护层脱落的节点在三种受火工况下的破坏模态均没有较大差别;在楼板以下区域受火及楼板以上区域受火两种工况下,防火层脱落对重度损伤节点的耐火极限影响显著。在楼板上下区域均受火的工况下,防火层脱落对节点的耐火极限没有显著影响。