装配式双拼钢围檩的拼接节点承载性能研究

结合某下穿通道基坑开挖的装配式钢结构支护体系,对双拼钢围檩拼接节点及相关组合桩和支撑进行现场测试,获取围檩承担的荷载数据,进而建立有限元分析模型。对比有限元计算值与实测值,分析拼接节点的承载性能。结果表明,依据等值梁法所得的组合桩内力可以用于围檩的荷载计算;拼接节点的有限元计算结果与现场监测数据较吻合,可为装配式双拼钢围檩的应用提供参考。

大型板装配拼接节点试验研究

提出了装配整体式钢筋混凝土大型板一种新的横向拼接节点构造,对9根新型横向连接预制板试件进行试验研究与承载力分析,量测并分析试件的荷载、挠度及应变,观测试件的裂缝发展情况和破坏过程.试件的破坏形态包括弯曲破坏、受剪破坏及轴向拉伸破坏等形式.试验表明,该新型横向连接节点连接可靠,具有良好的承载能力和延性.对新型横向连接节点的极限抗弯承载力、抗剪承载力以及受拉承载力进行了理论分析计算,计算结果与试验结果吻合较好.

钢框架柱带悬臂梁段拼接节点的弹塑性分析

通过有限元模拟研究了钢框架柱带悬臂梁段拼接节点在弹性极限状态和塑性状态下的应力分布规律,将其受力性能和变形能力与普通无拼接节点进行对比,分析2种不同连接节点的变形性能和不同连接刚度对节点承载性能的影响.结果表明:虽然带悬臂梁段拼接节点的梁翼缘、腹板均有所削弱,但其初始刚度和极限承载力受影响较小,且弹性刚度高于无拼接的焊接节点;而在塑性极限状态下,带悬臂梁段拼接节点的高强螺栓拼接会出现滑移,其转动能力要高于无拼接节点,可见利用拼接滑移耗散地震能量输入是可行的.

钢框架带悬臂梁段拼接节点的承载特性分析

通过有限元计算研究钢框架带悬臂梁段等强拼接节点与可滑移拼接节点的承载特性,得到两者的弯矩-转角曲线和变形、破坏形态,分析不同拼接强度对节点承载性能的影响。经过分析发现虽然可滑移拼接节点的梁翼缘腹板拼接均有所削弱,但其极限承载力并未降低,且转动能力比等强拼接节点提高34.8%;进一步对可滑移拼接节点的变形进行分析,发现滑移能显著提高节点的塑性转角,并给出滑移对转角贡献的公式,与有限元计算结果吻合较好。在对比分析的基础上,给出钢框架带悬臂梁段拼接节点的"强焊弱栓"设计建议,供设计参考。

吊顶龙骨节点和拼接点轴向受力性能试验研究

吊顶是震害突出的一类非结构构件,吊顶龙骨节点和拼接点失效是吊顶破坏的主要原因之一。该文对吊顶主龙骨拼接点、主次龙骨节点和边节点开展了轴向单调加载和低周往复加载试验,考察了各类节点和拼接点的破坏模式、承载力、变形能力和滞回性能,并基于试验数据建立了节点和拼接点的易损性曲线。研究结果表明,主龙骨拼接点的破坏模式为拼接点拉出破坏,主次龙骨节点的破坏模式为节点压屈破坏,边节点的破坏模式为节点拉出破坏。边节点的形式和端部龙骨的类型对边节点的破坏模式和承载能力影响小,宜采用螺钉将抗震夹与吊顶边界固定以提高边节点的抗震能力。

大断面胶合木张弦曲梁及拼接节点静载受弯试验研究

现代大断面胶合木结构采用内嵌双钢板节点形式较为美观,构造相对合理,但因工艺复杂,相关研究不多,故应用较少。文章设计制作了1个内嵌双钢板销式连接的大断面胶合木拼接节点足尺试件,通过静载抗弯承载力破坏性试验,研究节点的失效模式和破坏机理。进而将此节点应用于30m大跨度胶合木张弦曲梁中,设计1个1∶1足尺试件并进行堆载试验,研究张弦曲梁的受力机理、承载能力以及宏观、微观结构响应,并考察拼接节点螺栓群的工作状态。拼接节点试验表明:该节点在纯弯加载过程中未出现钢销滑移等现象,节点最终因受拉区销孔处木材达到承压强度而破坏,说明此类拼接节点受力合理,连接可靠。跨度为30m的张弦曲梁试验表明:该梁施加预应力后,其竖向刚度显著提高、变形减小,在弹性范围内工作,受力性能良好。

预应力装配式梁-梁拼接节点受力性能研究

装配式钢结构的核心在于合理的连接构造及节点,提出一种新型预应力装配式梁-梁拼接节点,通过在腹板及下翼缘处设置法兰板及加劲板,实现节点快速拼接。为考察该节点的受力性能,对节点进行非线性有限元分析,模型充分考虑螺栓接触性能,深入研究梁-梁拼接区的应力分布规律和刚度特性,并与试验结果对比。初始刚度的数值计算结果为5 537.5 k N·m/rad,与试验相差11.6%,极限弯矩误差为8.8%,与试验结果吻合较好;往复荷载作用下,连接法兰板的螺栓由摩擦型转为承压型连接。该类型节点整体受力合理、传力明确,符合工业化装配式钢结构体系的设计要求。

箱形柱内套筒式全螺栓拼接节点试验数值模拟

在4个箱形柱拼接节点低周往复加载试验研究基础上,采用ABAQUS有限元软件对4个箱形柱拼接节点的低周往复试验进行模拟分析,得到了节点的承载力、力-位移滞回曲线、骨架曲线和刚度退化规律。对比数值模拟结果与试验结果表明:在滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和应变变化方面,数值模拟结果与试验结果吻合较好,箱形柱内套筒式全螺栓拼接节点在保证与柱焊接拼接节点相近的节点力学性能基础上实现了钢框架竖向试件的高效连接和绿色建造。

钢结构拼接节点的耗能性能分析

通过对8个高强螺栓拼接节点进行数值模拟分析,得到了节点在循环荷载作用下的滞回曲线,并对其力学性能和耗能性能进行了分析。结果表明高强螺栓拼接节点在循环荷载作用下的滞回曲线饱满,具有较好的耗能性能。

钢框架带悬臂梁拼接节点的抗水平地表变形试验研究

以单层单跨带悬臂梁段拼接钢框架为研究对象,通过地表变形的物理相似模拟试验,研究了钢框架带悬臂梁段拼接节点在地表水平变形作用下的附加应力和变形规律。主要研究在水平拉伸和水平压缩作用下,拼接节点处腹板拼接板和上下翼缘拼接板内产生的附加内力及变形曲线,分析了上下翼缘拼接板和腹板拼接板中间位置点的变形值随着试验加载值的增加而变化的原因。研究结果表明:地表水平拉伸作用最为不利;拼接节点虽会产生附加变形,但在很大程度上仍处于弹性阶段,卸栽后可以恢复,表现出良好的抗变形性能。最后给出建议:在地表变形地区新建或加固改造钢结构建构筑物时,采用钢框架带悬臂梁段高强螺栓拼接连接,可以很好地吸收变形能。

梁柱弱轴螺栓拼接节点性能分析

通过试算和参考前人所做的试验数据,提出了一种经济实用的拼接节点设计方法,用这种方法所设计的节点在满足承载力和抗震要求的条件下具有较好的延性.利用ANSYS软件对梁柱弱轴这种拼接节点进行了研究,详细分析了基本试件的受力性能和连接的破坏机理,同时考虑了梁、柱的翼缘、腹板的厚度,摩擦系数等多个因素对节点性能的影响,为设计、施工提供一定的参考.

钢框架带悬臂梁段拼接节点非线性分析

利用平面杆件结构变分方法,考虑材料的非线性,分别对拼接等强型和拼接削弱型带悬臂梁段拼接节点进行分析,得到两类节点的承载力及弹塑性变形的表达式。为了验证解析方程的可靠性,以某6层钢框架的边节点为原型,确定BASE节点的相关构造参数,削弱其等强拼接进而得到WBS节点的设计参数。对两节点分别进行有限元分析和理论求解,对比发现理论解和有限元解吻合较好,表明所作非线性分析得到的方程可以用于该类型节点单向加载的分析。

预制型钢混凝土柱拼接及节点受力数值模拟

目的 研究预制柱的拼接方式和拼接节点的力学性能,为预制型钢混凝土结构的设计和工程应用提供参考。方法 设计了3种预制型钢混凝土柱-柱拼接方式,通过ABAQUS软件对法兰板螺栓-钢筋连接器拼接节点模型和现浇模型进行数值模拟,分析混凝土强度、螺栓数目、法兰板厚度及轴压比对预制节点受力性能的影响。结果 预制节点模型与现浇模型受力性能基本一致,且预制节点的承载力随着设计参数的增大而提高。但是当螺栓数目超过12个或法兰板厚度超过30 mm时,此时增大螺栓数目或法兰板厚度对承载力的提升基本无影响。结论 法兰板螺栓-钢筋连接器拼接节点构造合理,满足承载力需求。

角钢–双T型纵横梁拼接节点承载特性研究

拼接节点作为钢桁架结构重要的连接部位,其承载力和刚度是影响钢桁架整体结构安全性和稳定性的重要因素。本文结合大直径钢桁架筒仓施工支撑平台设计提出两种角钢–双T型纵横梁拼接节点的拼接形式,为研究其承载特性,采用静力加载试验和有限单元法,对这两种拼接节点进行研究,分析相同受力和相同约束等条件下带腹板连接板拼接节点和带腹板端板拼接节点的抗弯刚度、极限荷载及破坏模式,以确定较合理的角钢–双T型纵横梁拼接节点的拼接形式,实现大直径钢桁架筒仓施工支撑平台的装配化施工。研究结果表明:相同约束条件下,当荷载达到150 kN时,试验测得带腹板连接板拼接节点的位移比带腹板端板拼接节点的位移小–1.73%,且其抗弯刚度比带腹板端板拼接节点高8.76%。采用有限单元法对带腹板连接板拼接节点和带腹板端板拼接节点进行数值模拟,当荷载达到极限荷载200 kN时,带腹板端板拼接节点塑性变形较大,最后带腹板端板拼接节点先于构件发生剪切破坏;当荷载达到极限荷载220 kN时,带腹板连接板拼接节点塑性变形较大,最后构件先于带腹板连接板拼接节点发生压屈破坏。带腹板连接板的拼接节点更符合"强节点弱构件"的节点设计原则,满足大跨度钢桁架节点拼接要求,其研究成果为钢桁架整体结构性能的研究提供理论依据。

U形钢板-混凝土组合梁拼接节点受拉试验研究

空腹夹层板结构的U形钢板-混凝土组合下肋梁采用装配化施工时,将拼接节点设置于跨中位置具有受力明确、施工方便的优点,但拼接节点处的较大拉力也使其成为整个结构的薄弱区域.为研究U形钢板-混凝土组合下肋梁拼接节点的力学性能,设计了5组U形钢板-混凝土组合梁拼接节点足尺试验模型,开展了拉力荷载下的静载试验,通过与有限元模型进行对比分析,明确了拼接节点在拉力作用下的内力分布规律与破坏模式,揭示了栓钉布置形式、混凝土强度、钢筋直径等因素对拼接节点力学性能的影响规律.研究发现:U形钢板-混凝土拼接节点约71%荷载由U形钢板承担,29%荷载由纵向钢筋承担,且拉力作用下节点内力沿试件长度方向分布并不均匀;在极限荷载作用下,组合梁拼接节点的混凝土将发生劈裂破坏,U形钢板最大应力达到屈服强度的95%以上,并与混凝土发生剥离.此外,通过对比分析5组试件的试验结果以及有限元参数化分析结果,发现随着栓钉数量的增加,节点极限承载力提高4%~8%,且U形钢板底板应力随栓钉数量的增加而增加;而提高混凝土强度和增大面筋直径可减小U形钢板的应力,但减小幅度较小.

螺栓欠拧对斜粱拼接节点性能影响的试验研究

本文结合实际工程对螺栓欠拧对斜梁拼接节点性能的影响进行了足尺试验，基于试验结果对该节点在螺栓欠拧影响下的工作机理进行了理论分析，指出了螺栓欠拧的不利影响。

吊顶龙骨节点和拼接点荷载-位移恢复力模型

开展了吊顶主龙骨拼接点、主次龙骨节点和边节点的低周往复加载试验,总结了龙骨节点和拼接点的破坏模式,分析了龙骨节点和拼接点的承载力与变形性能,采用有限元软件OpenSEES中的Pinching4模型建立了龙骨节点和拼接点的荷载‒位移恢复力模型。该恢复力模型与试验得到的荷载‒位移滞回曲线比较一致,且随着循环加载圈数的增加,两者的累积耗能变化规律也比较一致。在此基础上,进一步建立了各类龙骨节点和拼接点的通用恢复力模型,并给出龙骨节点和拼接点通用恢复力模型参数的建议值。

新型带悬臂梁段栓-焊拼接节点力学性能研究

以提出的新型带悬臂梁段栓-焊拼接节点的试验数据为基础,从节点极限承载力、破坏模式、各部件应力分布及塑性区扩展等方面进行非线性有限元模型校验,基于校验后的模型研究了几何、材料及荷载等参数对节点初始刚度及极限弯矩的影响,并提出了节点设计方法。有限元分析结果表明,单向荷载作用下,法兰板的厚度对节点初始刚度的影响较大,当板厚大于20mm时,节点初始刚度和极限承载力显著增加;往复荷载作用下,连接法兰板的螺栓孔周围出现了明显的应力集中现象,随着荷载的增大,高强度螺栓由摩擦型转为承压型;该类型节点力学性能良好,符合工业化装配式钢结构体系设计要求。

带有摩擦耗能组件的可更换拼接连接节点抗震性能研究

基于可恢复功能的抗震设计理念,提出了一种带有摩擦耗能组件的可更换拼接连接节点,该节点由H形钢柱、悬臂段、H形钢梁、可更换的翼缘连接板和摩擦铰组成。利用有限元软件ABAQUS建立节点的有限元模型并对其进行拟静力分析,通过更改翼缘连接板强度和厚度、削弱区深度和长度、转动螺栓的直径和数量,探究不同设计参数对节点的滞回性能、承载力、刚度以及位移延性的影响。结果表明:可更换拼接连接节点的承载力、刚度、总耗能等随着翼缘连接板强度和摩擦铰摩擦力的增大而提高,翼缘连接板采用LYP160钢材节点的延性明显高于采用Q235钢材节点的延性;摩擦铰的摩擦耗能随着摩擦力的增大而提高,随着翼缘连接板强度的增大而降低。

钢框架柱栓焊混合拼接节点初始刚度计算及有限元分析

以钢框架结构中常见的柱栓焊混合拼接节点为研究对象。首先研究了拼接节点的变形特征和破坏模式,基于分析结果提出节点初始刚度的计算方法。其次,建立还原工程实际的节点有限元数值模型并对其进行验证;同时,分析了截面尺寸及轴压比对节点初始刚度及变形特征的影响,并根据欧洲EC3规范和美国AISC规范关于连接节点初始刚度的定义及分类,判定钢框架柱栓焊混合拼接节点并非传统意义上的刚性节点。此外,基于腹板厚度对节点初始刚度有着显著影响这一结论,拟合了所采用的节点拼接形式对应的初始刚度简化计算公式,该方法可推广应用于其他拼接尺寸及螺栓布置形式下钢框架柱栓焊混合拼接节点初始刚度的计算。