钢梁-混凝土柱单剪板连接节点的抗震性能

对3个钢梁-混凝土柱单剪板连接节点进行低周反复荷载加载试验,探讨螺栓配置和锚筋数量对其破坏形态和极限承载力等受力性能的影响.结果表明:钢梁-混凝土柱单剪板连接节点具有良好的抗震性能,3个节点试件的位移延性系数为5.5～6.0,符合抗震设计的延性要求.在最大荷载时,3个试件的等效黏滞阻尼系数为0.32～0.37,耗能能力强.高强螺栓群的嵌固作用使得节点能承受一定的弯矩.设计钢梁-混凝土柱单剪板连接节点的预埋件时,忽略节点的约束弯矩将导致节点存在安全隐患,降低结构的抗震性能.因此设计锚筋时,应同时考虑弯矩、剪力和轴力的共同作用.

钢梁-钢筋混凝土柱连接节点试验研究

介绍了三个钢梁-钢筋混凝土柱连接节点在梁端往复加载的试验。试验结果表明,采用的梁贯通型连接具有良好的抗震性能,能够实现“强柱弱梁”、“强核芯弱构件”的抗震概念设计要求;提出了钢梁-钢筋混凝土柱连接设计建议。

复式钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能有限元分析

复式钢管混凝土柱具有较高的抗压承载力,在强地震作用下具有很好的防倒塌能力,已广泛用于大跨度桥梁和超高层房屋建筑中。基于复式钢管混凝土柱-钢梁节点的试验研究,合理选择材料本构关系、破坏准则,采用ANSYS软件建立了有限元模型,以研究该类节点在低周往复荷载作用下的抗震力学性能。有限元模拟得到的滞回曲线及骨架曲线与试验结果吻合较好,从而验证了有限元模型的合理性。在此基础上,分析了钢梁及内外钢管在受力过程中的应力分布,探索了此类节点的传力机制及最终破坏形态;最后对该类节点进行参数分析,研究了钢梁强度等级、外方钢管柱强度等级、外方钢管柱壁厚及复式钢管混凝土柱轴压比对节点受力性能的影响,供此类新型节点的试验设计及工程应用参考。

火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究

通过2个火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点以及1个常温下型钢混凝土柱-钢梁节点的低周反复加载试验对比,研究火灾作用及受火时间对型钢混凝土柱-钢梁节点的抗震性能的影响。结果表明:火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的破坏形态与常温下的基本相似。由于核心型钢的抗剪作用,火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的最大承载力变化不大,但与最大荷载对应的位移增加,试件的刚度减小,后期变形能力减弱。与常温下的试件相比,火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的延性与耗能能力降低,且随着受火时间的增加,降低程度增大,但总体而言,试件的位移延性系数和等效阻尼比仍能维持较高水平,火灾后型钢混凝土柱-钢梁节点的抗震性能仍较好。

方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

基于非线性和再生混凝土损伤因子的塑性损伤本构,建立了外加强环全焊接刚性连接、外套管式端板连接半刚性连接以及顶底角钢全螺栓连接半刚性连接3种形式的方钢管约束型钢再生混凝土柱-钢梁节点有限元模型,分析了各模型的抗震性能。结果表明:在低周循环加载下,柱内含有支撑骨架且没有穿柱构件时,有利于提高节点域核心再生混凝土的整体性,受力简单;采用外套管约束节点域,核心再生混凝土的应力、应变较小,有利于再生混凝土耐久性的提高;在相同轴压比、梁柱线刚度比的情况下,外加强环全焊接刚性节点承载能力和滞回耗能能力较高,但延性相对较差;顶底角钢全螺栓连接半刚性节点承载能力、滞回耗能能力相对较低,延性较好;外套管式端板连接半刚性节点的极限承载力、滞回耗能能力和延性性能都有良好的表现;在此基础上,对外套管式端板连接半刚性节点进行了荷载-位移影响参数分析。结果表明:轴压比在弹性阶段对节点的影响不大,在进入屈服和塑性强化阶段,随着轴压比的增高,节点的极限承载力和延性下降;在强柱弱梁的前提下,梁柱线刚度比的增加有利于节点弹性刚度和水平极限承载力的提高,屈服后梁柱线刚度比对节点刚度退化影响不大;钢材屈服强度影响主要体现在节点的极限水平承载力上;再生骨料取代率对节点的延性性能稍有影响;外套管和端板的厚度变化在一定范围时对节点的弹性刚度和极限承载力有一些影响,但增幅随着厚度的增加越来越小。

混凝土柱-钢梁边节点的拟静力试验研究

通过拟静力试验,分别对节点核心区无箍筋、柱内核心区有钢筋网片和柱内有小型钢柱三种不同构造的混凝土柱-钢梁边节点的破坏特征、破坏机理以及抗震性能等进行了研究。研究结果表明:设置小型钢柱并在节点核心区内配置箍筋的节点具有较高的承载力和良好的耗能性能;节点配箍率对其极限荷载影响不大,但能影响试件在达到极限荷载后的延性。

冲击荷载下矩形钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能数值模拟

为研究矩形钢管混凝土柱-钢梁节点在冲击荷载下的力学性能,在总结归纳相关文献的基础上,选取合理的模型尺寸和本构关系,利用有限元软件ABAQUS对落锤冲击荷载下的钢管混凝土柱-钢梁节点受力性能进行数值模拟。通过设置接触对用来考虑钢管壁与混凝土间的粘结滑移效应,采用面面接触方式模拟冲击体与构件之间的接触作用,利用接触应力法对试件的动力响应进行分析,最终获得试件冲击力时程曲线和核心混凝土的应力云图;同时,考虑混凝土损伤塑性对节点核心区应力变化的影响。研究表明:冲击力峰值的计算值与理论值吻合较好,考虑混凝土损伤塑性可以提高数值模拟精度。

复式钢管混凝土柱-钢梁节点累积耗能性能研究

为研究外方内圆复式钢管混凝土柱-钢梁节点的累积耗能性能,对6个组合节点试件和1个方钢管混凝土柱-钢梁节点对比试件进行了低周往复荷载作用下的试验研究和参数分析,探讨了节点的各项耗能指标及影响参数。结果表明:此类组合节点试件具有良好的滞回耗能能力,其中锚固腹板加肋和竖向肋板外伸长度120mm的节点试件累积耗能能力较好,且累积损伤对节点滞回耗能影响不明显;其余节点试件的梁端位移角达到1/23时,试件开始有累积损伤,滞回耗能下降幅度不超过10%,累积损伤对其影响不严重;复式钢管混凝土柱-钢梁节点的累积耗能各项指标均优于方钢管混凝土柱-钢梁节点;节点试件的累积耗能随着梁柱弯矩比的增大而有所提高,随竖向肋板外伸长度和梁柱线刚度比的增大也有所提高,但有一定限值。

方钢管混凝土柱-钢梁节点静力性能试验研究

通过对4个隔板贯穿式方钢管混凝土柱-钢梁连接节点试件的静力性能试验研究,揭示此类节点的受力机理和破坏形态,探讨梁端翼缘两侧的侧板、钢管柱的宽厚比以及隔板的外伸长度等因素对节点承载力和传力机理的影响.试验结果表明,该类节点具有受力明确,传力途径清晰的特点;宽厚比的改变对节点承载力的影响不大,但对于节点板剪应变的影响较大;梁端翼缘两侧增加侧板可以减缓隔板与梁相交的角隅处应力集中现象,使塑性铰出现梁上,远离脆弱的梁端焊接区,提高了节点的延性.

钢筋混凝土柱-钢梁盒式节点抗剪机理及抗剪承载力计算

为研究钢筋混凝土柱-钢梁(reinforced concrete column and steel beam,RCS)盒式节点的抗剪承载力,基于低周反复荷载试验结果,采用理论和有限元方法分析了该类节点的内部钢腹板、外部钢侧板和节点区混凝土的抗剪机理及其对节点抗剪承载力的贡献,推导了该类节点的抗剪承载力计算公式。盒式节点的剪力由内部钢腹板、外部钢侧板和节点区内、外侧混凝土所形成的斜压杆机构共同承担,其中内部钢腹板和内侧混凝土为主要承力组件,对节点抗剪承载力的贡献分别占比为50%,30%左右;基于盒式节点中外部钢侧板承担剪力较小且与内部钢腹板抗剪承载力之比相对稳定的特点,引入放大系数β反映外部钢侧板对节点抗剪承载力的贡献,推导了盒式节点中钢组件的抗剪承载力计算表达式;基于混凝土斜压杆原理和内、外侧混凝土对节点抗剪承载力的贡献,推导了盒式节点中混凝土组件的抗剪承载力计算表达式;最后将处于承载力极限状态的钢组件、内侧混凝土与尚未屈服的外侧混凝土进行叠加建立了RCS盒式节点的抗剪承载力计算公式,计算结果与相应试验结果及有限元分析结果均吻合良好。

强梁弱柱型钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

以柱梁强度比为控制指标,设计了5个强梁弱柱型方钢管混凝土柱-H型钢梁节点,对其进行低周反复荷载试验,考察轴压比、含钢率及节点形式对该类节点抗震性能的影响。结果表明:各试件均在柱端出现塑性铰,极限柱转角均值介于1/34~1/18之间,抗倒塌能力强;边柱节点易发生焊缝破坏,中柱节点的抗震性能优于边柱节点;含钢率越大,轴压比越小,滞回曲线越饱满,承载力退化与刚度退化越慢,延性性能与耗能能力越好;轴压比对抗震性能的影响比含钢率的影响更明显;用我国规范和规程规定的方法验算了方钢管混凝土柱的试验承载力,规范和规程的计算结果偏于安全;对规程的压弯构件承载力计算公式进行了修正,可为规程的修订提供参考。

方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点地震损伤演化过程分析

为研究方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点在地震作用下的损伤演化过程,基于4个方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点的抗震性能试验,运用有限元分析软件ABAQUS对梁柱节点进行了数值分析,并选取了适用于此类异型节点的双参数地震损伤模型。通过有限元结果和损伤模型分析了不等高钢梁框架节点在低周反复荷载作用下的损伤发展过程。结果表明:所选取的损伤模型能更好地反映节点从"基本完好"到"完全破坏"的损伤演化规律,且能够定量确定节点不同破坏程度的损伤限值;节点的地震损伤主要集中在高梁上下翼缘螺栓连接处,并随着加载循环次数的增加,损伤累积不断加大,最终破坏模式为高梁端塑性铰破坏。研究结论为该类节点基于损伤的抗震设计方法以及地震损伤评估提供了理论依据。

方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点抗剪性能

为研究方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点抗剪性能,以钢管混凝土柱节点试验尺寸为参照,建立方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点在往复荷载作用下的精细有限元分析模型。该模型考虑材料非线性、混凝土材料在循环荷载下的损伤退化、钢和混凝土之间的相互作用等因素的影响。通过与试验结果进行对比分析,验证该有限元模型具有较好的精度和可靠性。此后研究柱宽厚比、核心混凝土强度、轴压比和节点核心区高宽比等因素对节点的影响,提出一种方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点的核心区剪力-剪切变形恢复力模型。研究结果表明,该模型具有实用性,可为工程设计提供实际依据。

考虑楼板组合作用的钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能

为研究在楼板组合作用下钢管混凝土节点的抗震性能,按照1∶2比例制作了两个不同梁柱线刚度比的带楼板钢管混凝土柱钢梁节点试件。试验利用MTS(mechanical testing&simulation)液压加载系统对节点梁端施加循环往复荷载进行拟静力试验,并利用ABAQUS软件建立有限元模型进行数值模拟分析。通过试验与有限元模拟,得到了节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、强度退化和刚度退化等性能参数。结果表明:两个节点试件在楼板组合作用下,滞回曲线饱满,节点表现出良好的抗震性能;在轴压比不变的情况下,随着梁柱线刚度比的增加,节点的延性、强度和刚度均有所提高;有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的准确性,为参数分析提供了依据。

钢筋混凝土柱-钢梁组合框架节点受力性能研究

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合框架将钢筋混凝土柱钢梁组合起来提供了优于传统的钢框架和混凝土框架多个优点,本文采用ABAQUS有限元软件建立钢筋混凝土柱-钢梁组合节点构件的有限元模型,分析了不同构造(面承板、扁钢箍、小钢柱等)情况下的力学性能。

新型L形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

为改善节点域的受力性能,且易于实现装配化,文中提出了一种新型L形钢管混凝土柱-钢梁连接节点。将梁柱节点核心区管壁进行局部加厚,节点与钢梁之间采用Z字形悬臂梁进行全螺栓连接,无工地焊缝。通过改变节点区域的管壁厚度和是否设置拉结板设计了4个不同的新型节点,以及1个外环板节点模型,利用ABAQUS有限元软件对其进行低周往复荷载作用下的拟静力分析,得出各节点的滞回曲线、割线刚度、破坏特征、延性和耗能等指标,结果表明通过增加节点区管壁厚度和设置交错的拉结板,可以提高钢管的刚度与节点的承载力,改善节点域的受力情况;新型节点的力学及抗震性能均优于外环板节点,且符合建筑结构的抗震要求。

带外套管钢管混凝土柱与钢梁节点力学性能研究

在总结以往钢管混凝土柱与钢梁连接节点不足的基础上,提出了新型带外套管式钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点,通过已有的试验研究和理论分析,考虑构件的初始几何缺陷和混凝土的塑性损伤本构,在与试验对比后,分别建立了带和不带外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的有限元模型.通过对模型进行单调加载,分析节点的破坏和工作机理;然后对节点进行参数分析,总结出影响节点初始刚度和承载力的主要因素;提出外套管式钢管混凝土柱-钢梁端板连接节点的M-θr实用模型.结果表明:带外套管式钢管混凝土-钢梁端板连接节点具有更大的初始刚度、承载力,提出节点的M-θr曲线实用计算方法与有限元计算出的M-θr曲线吻合较好,研究将为外套管式钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓端板连接节点在实际工程中的应用提供参考.

带窄外环板的钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究

通过对天津周大福金融中心塔楼F3~F47的外框钢管混凝土柱-钢梁连接节点试件的抗震性能进行试验研究,从而揭示此类节点的传力机理和破坏过程、失效模式、极限承载力、延性特性、耗能能力等。试验结果表明,该类节点具有传力明确,传力途径清晰,延性好的特点;外环板及加劲肋使翼缘传力平顺、降低翼缘平均拉压应力,使节点延性更好;但在较小的轴压比下,节点破坏模式发生变化,柱发生受拉破坏而节点失效。

钢管混凝土柱-钢梁双侧板贯穿式节点力学性能有限元分析

钢管混凝土柱和钢梁组成的组合结构凭借其优越的力学性能和抗震性能，在实际工程中得到广泛的应用。节点的构造形式决定了梁柱连接处内力的传递方式。因此，对构造简单，受力合理的节点进行研究，是推动钢管混凝土柱．钢梁组合结构应用和发展的关键。

某烧结主厂房钢梁－混凝土柱连接节点设计

结合某烧结主厂房机尾平台钢梁与混凝土柱连接节点设计,提出了钢梁-混凝土柱半刚性连接节点的设计方法,研究表明:钢梁-混凝土柱半刚性连接能传递部分弯矩,防止因钢梁转角过大而影响建筑物的正常使用,工程造价低且施工方便。