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。

钢框架翼缘加强互形装配式节点力学性能研究

钢框架翼缘加强互形装配式节点在悬臂梁下翼缘与框架梁上翼缘交互布置拼接板,一侧用焊缝连接,另一侧用高强螺栓连接,另外梁柱连接根部用角钢加强。节点的焊接在工厂完成,现场用高强螺栓拼接。为研究翼缘拼接板宽度和厚度对节点滞回性能、骨架曲线、耗能性能、延性性能、应变分布规律等的影响,设计了3个试件进行低周往复循环荷载试验。此外,还用ABAQUS软件建立7个模型,进行了有限元分析。结果表明:各试件的滞回曲线饱满,节点具有较好的耗能能力;梁柱根部用角钢加强可使翼缘拼接板与框架梁之间得到充分滑移,试件的延性系数均达到5.0以上;随着翼缘拼接板厚度的增加,试件的极限承载力提高,极限位移增大,刚度退化速率减缓,耗能能力明显增强;翼缘拼接板宽度的增大,对承载力、刚度和滞回性能影响不明显。节点设计时,建议翼缘拼接板的厚度比翼缘厚度多2~4 mm,宽度比翼缘宽30~50 mm。

翼缘加强的单轴对称蜂窝梁性能研究

为了探究单轴对称截面对圆孔蜂窝梁力学性能的影响,采用了有限元分析法,在有限元模型中考虑了非线性的因素,且对该有限元模型和已有的试验资料进行对比分析,该有限元模型具有足够的精确性。建立了125个模型,用以研究截面类型对蜂窝梁力学性能的影响。研究结果表明:(1)受压翼缘加强的蜂窝梁的稳定承载力有较大提高;(2)其强度虽然没有较大幅度的改善,但是内力分布却更加的合理;(3)单轴对称蜂窝梁对材料进行了重分布,其力学性能良好。建议在工程中应用受压翼缘加强的单轴对称蜂窝梁。

加强型翼缘-波纹腹板组合隔板贯通式节点抗震性能研究

为克服隔板贯通式节点易发生脆性断裂而导致结构破坏的不足,结合“加强”和“削弱”的措施,使塑性铰外移,提出了加强型翼缘-波纹腹板组合隔板贯通式梁柱新型节点,并利用有限元软件ABAQUS探究了该新型节点在低周往复荷载作用下的破坏模式、应力分布情况。研究波纹数量、波纹厚度、加强板厚度、加强板长度这4种参数对该新型节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力的影响规律。结果表明:新型节点有较好的承载力,应力主要集中在梁翼缘上波纹腹板削弱处,破坏发生在远离削弱处一侧,且腹板未发生屈曲变形。随着波纹厚度、加强板长度的增大,新型节点的承载力增加,耗能能力下降;随着波纹数量的增多,新型节点承载力和耗能能力增加;随着加强板厚度的增大,承载力增加,耗能能力先减小后增大。

宽肢组合异形柱-钢梁翼缘加强型节点受力性能有限元分析

利用Solid Works建立宽肢组合异形柱-钢梁翼缘加强型节点的参数化模型,采用ABAQUS软件进行变参数分析。模型与试验边界条件及相关参数相同,模拟结果与试验吻合较好,验证了计算方法的可靠性。进而分析加强件几何参数对节点刚度、承载力、塑性区和延性的影响。研究表明:加强件改为三角板能够达到试验中梯形板相同的效果,将加强板的位置由翼缘侧边连接改为在翼缘里面连接可作为处理柱肢截面与钢梁翼缘等宽时节点加强的方式,改为圆弧形具有更好的变形性能;加强板的长度可取为1.0~1.2倍的钢梁高度,宽度可取1/4~1/3的钢梁高度,厚度可取为1.2倍钢梁翼缘的厚度。

柱翼缘和腹板加强方法研究

在梁柱端板螺栓连接部位柱翼缘要加强,建议用增大螺栓垫板、垫板与柱翼缘焊接的方法,给出垫板厚度的计算公式。有限元计算表明设计的螺栓垫板可以很好地消除螺栓周围柱翼缘的冲切变形,可以达到CECS102中的加厚节点区柱翼缘的效果。针对节点域抗剪刚度较低的问题,设计了柱腹板Morris加劲肋,有限元计算表明,Morris加劲肋不仅能够同斜向对角加劲肋一样,大幅度减小节点域剪切变形,提高节点转动刚度,还能够有效延缓节点域腹板的屈服,并且不影响螺栓的排列。

螺栓端板连接中柱翼缘和腹板加强方法

为加强梁柱端板螺栓连接部位的柱翼缘和柱腹板,采用有限元法对梁柱端板螺栓连接部位进行了细致分析,提出了柱翼缘贴板,贴板与柱翼缘焊接的方法,给出了贴板厚度的计算公式;且贴板可以很好的消除螺栓周围柱翼缘的弯曲冲切变形,达到与加厚节点区柱翼缘同样的效果.设计了柱腹板"Morris"加劲肋能够同斜向对角加劲肋一样,大幅度减小节点域剪切变形,且不影响螺栓的排列.柱翼缘加贴板可以取代加厚节点区柱翼缘,节点域柱腹板可采用"Morris"加劲肋加强.

加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁整体稳定性分析

利用有限元分析软件ANSYS,建立了加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的有限元分析模型,针对集中荷载作用下的双跨连续钢梁的整体稳定性,进行了特征值屈曲分析。结果表明:双跨连续钢梁临界荷载值远高于相应简支钢梁的临界荷载值,双跨连续钢梁的整体稳定性受跨中集中荷载比的影响较大。

加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁整体稳定性分析

本文利用有限元分析软件ANSYS,建立了加强上翼缘单轴对称工字型双跨连续钢梁的有限元分析模型,针对集中荷载作用下的双跨连续钢梁的整体稳定性,进行了特征值屈曲分析。结果表明:双跨连续钢梁临界荷载值远高于相应简支钢梁的临界荷载值,双跨连续钢梁的整体稳定性受跨中集中荷载比的影响较大。

梁端翼缘扩大型钢框架梁柱节点的受力性能分析

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则,按照使梁上塑性铰位置远离节点区的设计思路,对梁端翼缘扩大型钢框架梁柱节点进行了非线性有限元分析,并对该节点的基本受力性能和塑性区分布做了详细探讨,给出了侧板长度及宽度等尺寸参数的影响规律和有效取值范围。结果表明梁端翼缘扩大型钢框架节点具有理论上的合理性和实用上的可行性,可达到塑性铰外移和增加使用功能的目的。

底部加强型工字形钢管混凝土柱抗震性能研究

提出了工字型截面钢管混凝土柱,同时提出了一种在柱底部区域翼缘贴焊钢板的底部加强型工字形截面钢管混凝土柱。进行了3个不同构造的工字形钢管混凝土柱模型的低周反复荷载试验,模型1为普通工字形钢管混凝土柱,模型2为工字形截面两翼缘外侧贴焊钢板的钢管混凝土柱,模型3为工字形截面两翼缘周边均贴焊钢板的钢管混凝土柱。分析了各模型的破坏特征、承载力、刚度及退化过程、延性和滞回耗能特性。给出了工字形钢管混凝土柱正截面及斜截面承载力计算公式,计算结果与实测符合较好。研究表明:所提出的底部加强型工字形钢管混凝土柱与普通工字形钢管混凝土柱相比,承载力明显提高,延性和抗震耗能能力显著提高。

加强受压翼缘圆孔蜂窝梁的简化计算方法

主要研究跨度、开孔率和距高比对加强受压翼缘圆孔蜂窝梁力学性能的影响并提出简化设计公式。利用ABAQUS建立165个模型,得出不同跨度、开孔率和距高比的加强受压翼缘圆孔蜂窝梁的强度、稳定承载力,分别分析上述三个参数对其力学性能的影响程度,给出此三个参数的建议取值,提出强度承载力提高系数和稳定承载力提高系数,通过线性回归分析得到简化设计公式。研究结果表明,开孔率、跨度分别是影响加强受压翼缘圆孔蜂窝梁强度承载力、稳定承载力的主要因素;将有限元结果与前苏联钢结构规范计算结果对比,证明简化设计公式足够精确,可应用于工程设计。

柱翼缘板外粘钢板加强的梁柱端板连接节点

梁柱端板连接中为防止柱翼缘冲切破坏,传统做法是将梁端板高度范围内的柱翼缘局部加厚。该文提出一种柱翼缘局部外粘薄钢板加厚的新颖连接方式,并利用有限元软件ABAQUS进行了详细的分析。有限元计算结果表明,此种加强方式在规范/规程规定的传统加厚节点极限承载力标准值范围内,可以达到与传统焊接加厚形式同样的效果,并且可以避免传统形式的施工不便和应力集中等缺陷。最后提出了粘结加强形式节点的粘结层极限荷载的计算公式与节点的构造要求。

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.

宽肢组合异形柱-钢梁节点抗震性能试验研究

为研究适用于高层钢结构住宅体系的组合异形柱框架结构的翼缘加强型节点的抗震性能,设计了两种不同构造形式的足尺节点试件,即格构式宽肢组合异形柱节点和实腹式宽肢组合异形柱节点,并进行拟静力试验,研究了该类节点的破坏形态、滞回性能、承载能力、梁端转角、延性及耗能能力。试验结果表明:2个节点最终均在加强件端部发生了翼缘开裂而破坏;节点的受弯承载力是梁端全截面塑性承载力的1.10~1.13倍;钢梁转角是梁端总转角的主要组成部分,节点区转角只占梁端总转角的1.0%~1.8%,柱变形转角占9.2%~13.0%;节点的位移延性系数约为2.33~2.38,黏滞阻尼系数约为0.264~0.267。此外,2个节点的承载能力基本相当,格构式宽肢组合异形柱节点的抗震性能指标相对实腹式宽肢组合异形柱节点较好;但与传统翼缘加强型节点相比,其延性和耗能能力略有降低。