新型装配式梁柱节点有限元参数分析

提出了一种装配式梁柱节点新形式,带悬臂梁段的框架柱与框架梁进行拼接,通过L形角钢进行节点加强,形成全螺栓装配式节点。为研究该节点的力学性能,以前期试验作为研究基础,对带悬臂梁段拼接的装配式新型梁柱节点采用ABAQUS软件进行参数分析。首先建立装配式梁柱节点的足尺试验模型,与试验结果进行对比验证;然后,对带悬臂梁段拼接节点进行参数化分析并且考虑加劲肋数量、横板厚度、耳板厚度、L形角钢长度和翼缘螺栓数量的因素,得到不同参数下节点的力学性能。

采用钢套筒-耗能铰的装配式梁柱节点受力机理及参数分析

为提高装配式结构抗震性能,实现装配式结构强节点、耗能区域可控、高效连接等关键技术创新,提出一种钢套筒-耗能铰装配式梁柱节点。基于钢套筒-耗能铰装配式梁柱节点滞回性能试验,构建装配式梁柱节点有限元模型数值模拟分析其受力机理,研究耗能铰不同参数构造对节点工作性能的影响。结果表明:钢套筒强化装配式梁柱节点核心区,提高节点核心区抗剪能力和剪切变形能力;钢套筒-耗能铰装配式梁柱节点耗能和损伤破坏集中在耗能铰;得到装配式梁柱节点中耗能铰的参数设计建议。

带顶底L型件的装配式梁柱节点试验研究

在传统半刚性节点的基础上,结合端板及顶底角钢连接,提出带顶底L型件的装配式梁柱节点,适用于变电站及多层钢框架住宅体系。分别对3个参数不同的构件节点进行循环加载试验,从耗能能力、承载力、延性及刚度退化等方面研究了该梁柱节点的抗震性能和失效模式。根据有关规范对带顶底L型件的装配式梁柱节点的弹性极限承载能力及塑性极限承载能力进行验算。结果表明,该节点主要的失效模式是梁翼缘及梁腹板发生屈曲变形和撕裂,该节点具有良好的承载力、延性、刚度及滞回性能。通过增加L型件长肢长度及L型件厚度,可改善节点在循环荷载作用下的承载力,延性及耗能能力。该节点属于半刚性节点,并满足"强柱弱梁"的要求。

冷挤压套筒连接装配式梁柱节点抗震性能试验研究

为研究冷挤压套筒连接装配式梁柱节点的抗震性能,完成了7个装配式梁柱节点和1个现浇节点试件的拟静力试验,研究了试件的破坏形态、滞回特性、延性性能和耗能能力.结果表明,在相似的参数条件下,装配式梁柱节点具有与现浇节点相当的耗能能力和综合抗震性能.设计成梁端弯曲破坏、柱压弯破坏和节点核心区剪切破坏的节点均实现了预期的破坏形态.装配式试件等效极限层间位移角均大于1/33;设计成梁端破坏的试件延性系数均大于3.6,归一化总滞回耗能均大于4.5,在极限状态下,等效黏滞阻尼系数均大于0.2;设计成柱破坏和节点破坏的试件延性系数均小于3.0,归一化总滞回耗能均小于2.2,极限状态下等效黏滞阻尼系数均小于0.15.合理设计的钢筋冷挤压套筒连接装配式节点具有良好的抗震性能.

一种新型装配式梁柱节点的抗震性能研究

对一种完全由螺栓干式连接的新型装配式梁柱节点的抗震性能进行了研究。该节点形式避免了传统湿作业的缺陷,提高了安装速度。对八螺栓新型节点形式进行了低周往复荷载作用下的力学性能试验,并通过理论计算发现减少螺栓数量至六螺栓后,该新型节点形式亦符合设计要求。利用有限元方法对比了减少螺栓数量后模型在低周往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线和耗能系数等特征值。模拟结果表明减少螺栓数量后的新型节点形式也可以满足结构在抗震性能方面的需求,相比于传统现浇结构在性能上仍有较大提升,具有良好的应用前景。

一种新型装配式梁柱节点力学性能试验研究

为了研究装配式梁柱节点地震作用下的构件抗震性能,提出了一种新型装配式梁柱连接节点,选用牛腿柱与T型梁连接,通过螺栓穿过梁与柱的预留孔洞,将梁柱紧密连接,同时在外侧梁端利用助动器施加反复荷载,该节点具有较好的变形性能。本次试验分别做了2组装配式构件,连接件分别采用普通螺栓和高强螺栓,旨在对比不同螺栓强度情况下构件整体性能的变化,并对该节点进行了循环荷载滞回能力、承载力退化、节点核心区域应变分析,试验前使用有限元软件对2组试验的梁柱节点进行了数值模拟分析,对梁柱节点的变形以及应力变化等均进行了模拟分析。试验结果表明:梁柱节点的节点核心区发生了塑性破坏,高强螺栓的节点螺栓发生了部分弯曲变形,靠近节点区梁端混凝土被压碎;普通螺栓的节点中右侧从上至下第3根螺栓被拉断,其余螺栓均发生不同程度的拉伸和弯曲,靠近节点区梁端发生塑性破坏。其与数值模拟的破坏情况基本吻合。装配式梁柱节点在螺栓作为连接件情况下具有良好的抗震力学性能,高强螺栓的承载能力较大,普通螺栓的变形能力较大。本文所研究的内容可以为装配式梁柱节点的连接方式应用提供参考。

装配式梁柱节点抗震性能有限元分析与试验对比研究

采用有限元方法研究螺栓连接预制节点力学性能,结合实际选择合适的混凝土塑性损伤模型对其精准建模分析,建模过程所有构件尺寸、性能参数均按照实际值设置,将实际试验结果与分析结果进行对比。结果表明:两者力学性能指标吻合度较高,走势相同,具有良好的延性及抗震性能,有限元模拟结果更理想化,主要原因为建模过程中未考虑钢筋的滑移影响及边界条件等因素。说明针对大型混凝土试验周期长耗费大的真实情况下,可以通过有限元软件进行初步合理分析,所用的混凝土塑性损伤模型参数在有限元非线性分析中具有一定的可靠性,为混凝土结构非线性有限元分析提供参考,下一步将优化本构模型,使得有限元分析更加符合实际情况,为以后的研究奠定更好的基础。

新型装配式软钢阻尼器梁柱节点的抗震性能及其时程分析研究

本文研究的是一种软钢阻尼器梁柱节点,并根据有无软钢阻尼器模拟的框架结构,在不同的地震波进行时程分析,为该节点的设计和建筑施工提供参考。利用ABAQUS有限元软件的数值模拟,对有无软钢阻尼器两种节点建模分析,从两种节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、刚度退化等抗震性能进行定量分析。结果表明有阻尼器的节点各力学性能均强于无阻尼器的节点,并且在有控情况下可以显著消耗建筑结构的地震能量,减小地震反应。因此本节点在有控情况下有利于装配结构在高烈度地区的推广使用,可以有效提高装配式结构的抗震性能,为装配式建筑施工在实际应用中提供参考。

基于螺栓连接的装配式钢筋混凝土梁柱节点抗震性能研究

为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种基于局部钢套筒与混凝土组合结构形式的梁柱节点,通过螺栓来实现构件间的可靠连接,对其进行了拟静力试验研究,在试验研究的基础上通过ABAQUS软件对结构节点在低周往复加载作用下进行数值分析,并与试验数据进行对比,验证有限元分析的合理性。并采用所建模型增加影响参数范围,分析了相同轴压比下梁纵筋配筋率、端板厚度、加劲肋设置以及螺栓数量对试件的刚度、屈服荷载和极限荷载、耗能等性能的影响。研究结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合较好;纵筋配筋率增加时,节点的承载力、刚度显著提高,但延性和耗能能力降低;通过设置加劲肋,节点的极限承载力、延性、等效黏滞阻尼系数均提高;合理的选择端板厚度,可以使梁内钢筋、预埋的端板和混凝土协同工作,增强节点抗震性能;减少一定数量的螺栓,构件仍能保持可靠连接。

大型公共装配式建筑框架梁柱节点连接方式优化设计

为提升大型公共装配式建筑框架梁柱节点连接的施工质量,针对几种常用的梁柱节点连接方式,提出了相对应的优化设计方法,在提升整体稳定性的同时,降低施工难度,保证施工安全性。实验结果表明,优化后的大型公共装配式建筑框架梁柱节点连接处可承受的最大剪力提升至340 kN,优化幅度约为240%,最小层间位移角小于0.2°,抗形变能力强,整体稳固性较强,具有较好的抗剪能力。

新型装配式销轴混凝土梁柱节点抗震性能分析

提出了一种新型装配式销轴混凝土梁柱节点,将预制梁和预制柱通过耳板和销轴连接.通过制作新型销轴梁柱节点和现浇梁柱节点,施加低周往复荷载,分析其耗能能力与破坏模式.采用ABAQUS软件对6组不同参数下的新型装配式销轴混凝土梁柱节点进行数值模拟,研究耳板与端板厚度对节点耗能能力的影响.结果表明,新型装配式销轴梁柱节点的破坏集中于节点的梁、柱端板处,梁端混凝土发生轻微脱落,混凝土柱及远离核心区的混凝土梁无明显裂缝.新型装配式销轴混凝土梁柱节点可有效提高节点塑性损伤控制能力,节点的耗能能力较现浇梁柱节点有所提升.耳板厚度为25 mm、端板厚度为10 mm时,新型装配式销轴混凝土梁柱节点的耗能效果最好.

可修复的装配式钢框架梁柱节点非线性静力分析

提出了一种可修复的装配式钢框架梁柱节点,通过改变翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,将塑性铰转移到连接区,从而利用翼缘连接盖板的变形来消耗地震能量,确保梁柱等主要构件保持在弹性范围内不发生破坏,震后只需更换翼缘连接盖板即可实现节点的快速修复。利用ABAQUS有限元分析软件对5个节点进行了数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力等,着重分析了中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度等参数对节点关键力学性能的影响规律。结果表明:通过合理设计翼缘连接盖板厚度、中间排螺栓间距等相关参数既可保证节点承载能力,又能确保梁柱等主要构件不发生破坏,以实现节点的震后快速修复。

一种新型梁柱装配式刚性节点滞回性能研究

新型梁柱装配式节点通过在悬臂梁与框架梁的上、下翼缘交互处布置拼接板,并预先在钢结构加工厂里通过焊缝完成两侧拼接板与梁的连接,在现场通过螺栓进行固定的一种节点形式。利用有限元软件ABAQUS,考虑材料、几何和接触状态3种非线性对该新型节点进行低周循环加载模拟。设计了4组16个试件,研究螺栓数目、盖板宽度及厚度、悬臂梁段长度等参数对节点滞回性能的影响。研究结果表明,由等强设计法设计的基本试件延性和耗能能力较好,螺栓数量、盖板宽度及厚度、悬臂梁段长度对节点的承载力和延性均有一定影响;根据有限元分析结果,对该新型节点的设计给出了建议：使盖板的横截面积大于梁翼缘横截面积,其比值宜控制在1.05-1.30之间,悬臂梁段长度宜取1.7-2.0倍梁高。

附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点抗震性能

为研究附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点的抗震性能,对不同截面宽度和不同偏心距离的附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点,以及无支撑装配式梁柱节点对比试件进行低周往复荷载试验研究以及数值模拟分析,研究节点试件破坏形式、承载力、刚度、耗能等变化规律。结果表明:在层间位移角不大于5%时,节点试件具有稳定的受力性能,节点梁端混凝土压碎,同时曲线钢板支撑受弯屈服;曲线钢板支撑可提高预应力装配式梁柱节点试件的承载力、刚度和耗能,随着支撑截面宽度的增加以及偏心距离的减小,节点试件承载力、刚度和耗能逐渐提高;在层间位移角为4%时等效黏滞阻尼系数为0.12~0.20,相对无支撑预应力装配节点提高约2~3倍;在曲线钢板支撑偏心率小于0.3时,节点试件承载力受偏心距离影响较大,偏心率大于0.3时,承载力基本不变。

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验与数值模拟

为研究不同螺栓强度等级对新型装配式半刚性混凝土梁柱节点抗震性能的影响,分别对螺栓等级为5.6级和8.8级的梁柱节点进行了足尺试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对现浇节点和5.6级螺栓连接的试验节点进行了数值模拟。结果表明:基于5.6级和8.8级螺栓连接的半刚性梁柱节点均具有良好的抗震性能和耗能能力,2组梁柱节点构件的刚度均随着位移等级的增加而逐渐降低,与5.6级螺栓连接的节点相比,8.8级螺栓连接的节点刚度退化速率较快,且正向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的85.42%,负向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的83.68%;有限元模拟结果具有较高的准确性,能够很好地反映节点构件的抗震性能;与现浇节点对比发现,现浇节点在耗能能力方面比试验节点好,但试验节点的极限承载力要优于现浇节点;所得结论可为装配式半刚性梁柱结构的抗震设计提供依据,为新型装配式梁柱节点构件的发展及应用提供参考。

装配式混凝土框架梁柱节点发展研究

梁柱节点是装配式混凝土框架结构中的关键部位。根据节点中是否配置预应力筋,可以分为非预应力装配式梁柱节点和预应力装配式梁柱节点。综述了这两种节点的构造形式、国内外研究现状及耗能特点。设置阻尼器和无粘结预应力筋的自复位耗能节点以其耗能能力强、减小残余变形的优点未来将会有更好的发展前景。最后总结了装配式混凝土框架梁柱节点的特点,并提出了今后研究中需要解决的一些问题。

新型梁柱装配式刚性节点三种设计方法对比分析

梁柱装配式刚性节点是一种新型节点,它具有构造简单、整体性能高、安装方便等优点。分别采用等强度设计法、精确设计法和简化设计法对新型梁柱装配式刚性节点进行设计。在此基础上,考虑几何、材料和状态三重非线性,利用ABAQUS软件对节点进行了非线性有限元分析,得到了节点在单调荷载作用下的荷载-位移曲线及低周反复荷载作用下的滞回曲线,研究了按不同方法设计的节点的力学性能。研究结果表明:按照等强度法设计的节点具有较高的承载力,且在低周反复荷载作用下的滞回曲线较饱满,滞回环面积较大,表现出了良好的耗能性能。建议在设计此种形式节点时,优先考虑等强度设计法。

带可更换耗能钢棒的装配式混凝土单侧屈服梁柱节点抗震性能试验研究

提出了一种新型的钢筋连接器——可调组合钢筋连接套筒,并基于此组装了一套耗能连接件。对耗能连接件开展了轴向的低周往复加载试验,验证了其荷载传递的可靠性以及优异的耗能性能。将耗能连接件内置于装配式混凝土框架梁端底部,提出了一种带可更换耗能钢棒的单侧屈服梁柱节点(REDB-SYBC)。对试件开展拟静力试验研究,分析节点的损伤分布、破坏形态、滞回特性、耗能能力等抗震性能。试件滞回曲线稳定饱满无捏缩,抗震性能良好。试验结果表明:新型节点单侧屈服的变形模式减少了楼板的变形与损伤,充分发挥了梁底连接件的耗能能力,其主要损伤及破坏均发生在梁底耗能钢棒上,实现了损伤集中的设计目标以及“强柱弱梁”的抗震设计原则;利用新型连接套筒的内部空间即可实现耗能钢棒的更换,经过更换和修复后的节点各项抗震性能与初始节点基本相当。

全装配式组合螺栓连接节点抗震性能研究

基于方钢管柱与H型钢梁装配式连接节点试验,通过改变内套筒与方钢管柱的安装间隙,建立有限元分析模型,针对节点试件在低周往复荷载作用下的破坏模式、耗能能力、承载力、延性、刚度退化等抗震性能进行分析。结果表明:装配式梁柱内套筒组合螺栓连接节点承载力高,延性大且耗能能力强,具有良好的抗震性能;增大内套筒厚度,可提高节点承载力;方钢管柱受对穿螺栓贯穿截面连接效应影响,在往复荷载作用下柱壁出现"对称凹屈"现象,随后梁端出现塑性铰发生破坏,表明采用组合螺栓可以满足连接节点的转动刚度需求;内套筒与方钢管柱安装间隙对节点力学性能有较大影响。

局部采用高延性混凝土装配式框架梁-柱节点抗震性能试验研究

为了提高装配式梁柱节点的变形及耗能能力,同时简化节点核心区构造避免节点核心区钢筋拥挤而导致的施工困难,在节点局部采用高延性混凝土(HDC)代替普通混凝土。考虑轴压比和节点核心区配箍率的影响,进行了5个局部采用HDC的装配式梁柱节点和1个钢筋混凝土(RC)装配式梁柱节点的拟静力试验,分析了其破坏形态、滞回特性、变形能力、刚度退化、耗能能力和节点核心区剪切变形。结果表明:节点核心区采用HDC,破坏由节点核心区转移到梁端,实现了强节点设计原则,有效提高了框架节点的变形能力和耗能能力;节点核心区和梁端均采用HDC,梁柱节点的破坏转移到柱端,需对柱端适当加强;节点核心区采用HDC的装配式梁柱节点,可以减少甚至免去箍筋的用量。