带球冠形脱空缺陷的圆钢管混凝土T型相贯节点的滞回性能研究

为研究球冠形脱空缺陷对圆钢管混凝土T型相贯节点抗震性能的影响,以脱空率、支主管直径比和主管径厚比为主要试验参数,完成了18个圆钢管混凝土T型节点试件在主管承受恒定轴向拉力和支管承受往复轴向荷载作用下的滞回性能试验,考察了球冠形脱空缺陷对其失效模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、刚度和耗能的影响规律。建立了有限元分析模型,分析了球冠形脱空缺陷对主管钢管与核心混凝土之间接触应力发展的影响规律,开展了脱空率、支主管直径比、主管径厚比、混凝土强度、钢材强度和轴拉比等参数对节点受拉承载力影响的参数分析。结果表明:球冠形脱空缺陷的存在会改变节点的失效模式,导致节点的承载力、刚度和耗能能力均有不同程度的降低,并削弱主管钢管与混凝土之间的相互作用,影响节点的荷载传递机制。最后,提出了考虑球冠形脱空缺陷影响的圆钢管混凝土T型节点受拉承载力折减公式。

K形、KK形钢管混凝土相贯节点力学性能研究

为研究K形和KK形钢管混凝土相贯节点的力学性能,设计3个足尺钢管混凝土相贯节点试件,并通过对节点支管进行轴向拉压试验,获得试件的破坏模式、荷载-位移曲线和极限荷载等。试验结果表明:K形和KK形薄壁钢管混凝土相贯节点在支管轴向拉压力作用下的破坏模式均为主管冲剪失效,且在支管受拉侧和受压侧,主管最大位移与主管直径之比分别为1.75%和0.25%,均小于CIDECT-1中确定值(3%)。在试验研究基础上建立节点有限元模型,基于节点试件的荷载-位移曲线及冲剪承载力,验证有限元模型建立及分析过程的准确性,并进一步开展K形和KK形节点的冲剪破坏面的应力分布分析以及KK形节点支管作用对剪应力分布及冲剪承载力的影响分析。研究结果表明:K形节点冲剪破坏面剪应力对称分布,而KK形节点剪应力分布不再对称;KK形节点中K形支管的几何形状及荷载均对冲剪承载力及剪应力分布有影响。最后,将CIDECT-1、EC 3、AISC 360-16和GB 50017—2017等规范中的空钢管相贯节点的承载力计算公式及现有的T形和Y形钢管混凝土相贯节点的冲剪承载力计算公式的计算值与试验值、有限元模拟值进行对比分析,提出适用于K形和KK形钢管混凝土相贯节点在支管轴向拉压力作用下的冲剪承载力计算式。

中山市健康大厦相贯节点研究

中山市健康大厦建筑高度119.2 m,建筑主体采用由钢管混凝土柱与钢筋混凝土核心筒组成的框架-核心筒结构。由于存在两倾斜钢管混凝土柱转换成一根情况,其节点结构形式及受力较为复杂,对节点的设计至关重要。采用大型通用有限元软件ABAQUS对节点进行有限元分析并优化,结果表明该节点安全可靠,构造简单,且便于施工。

钢管混凝土T形相贯节点应力集中系数研究

通过对钢管混凝土T形相贯节点的试验和有限元分析,研究了在轴向荷载和平面内弯矩作用下节点的应力集中系数。结果表明：轴向荷载作用下钢管相贯节点的应力集中系数分布不均匀,而钢管混凝土相贯节点分布较均匀,主管内填混凝土有效降低了相贯节点的应力集中系数,同时也将热点的位置由鞍点变为冠点;平面内弯矩作用下钢管相贯节点主管的应力集中系数分布不均匀,而钢管混凝土相贯节点主管分布较均匀,主管内填混凝土有效降低了主管的应力集中系数,两者支管相差不大;主管轴力对节点的应力集中系数影响较大,进行轴向压力和平面内弯矩作用下节点的应力集中系数计算时,应考虑到主管轴压比的影响;现行规范对于钢管相贯节点应力集中系数的计算公式并不适用于钢管混凝土相贯节点。基于强度等效的原则,提出了改进的应力集中系数计算公式,计算结果和试验结果吻合较好。

钢管混凝土KK形相贯节点空间效应研究

为研究钢管混凝土空间相贯节点的空间效应,通过精细化有限元模拟对钢管混凝土空间相贯节点的受力性能进行了研究。建模时考虑了材料非线性、几何非线性、钢管与混凝土之间的接触非线性,建立了钢管混凝土KK形相贯节点的精确有限元模型,研究了空间效应对节点承载能力和破坏模式的影响。结果表明:钢管混凝土空间相贯节点的承载力远高于钢管空间相贯节点;钢管混凝土空间相贯节点和平面相贯节点的破坏模式相同,破坏模式有两种,一种是主管管壁冲剪破坏和受压支管屈服联合破坏,发生在支管管壁较薄的情况,另一种是主管管壁冲剪破坏;空间效应对钢管和钢管混凝土相贯节点承载力的影响不同,对于钢管混凝土相贯节点,支管空间夹角60°的节点承载力较平面节点有所降低,在设计时应该考虑空间效应的影响;空间效应对钢管混凝土空间相贯节点刚度影响不大。

斜交网格结构钢管混凝土平面相贯节点的性能研究

为验证斜交网格钢管混凝土平面相贯节点的构造合理性和受力可靠性,设计了4个平面相贯节点试件,采用ABAQUAS有限元分析软件对节点构造、斜交角度和加载方式等的研究参数进行研究分析.结果表明:有限元模拟与试验研究在荷载—位移骨架曲线、荷载—应变曲线和承载力等方面具有较强的一致性,说明斜交网格钢管混凝土平面相贯节点的构造具有较好的合理性和较强的承载能力,可以应用到实际工程中.另外,不管是采用对称加载方式还是采用非对称加载方式,有限元模拟与试验结果比较接近,说明加载方式对试件受力和破坏影响不大.

钢混组合结构大跨越输电塔主柱和节点的试验研究

为了给工程设计提供参考依据,对钢混组合结构大跨越输电塔中的格构式角钢-钢管混凝土主管和钢管混凝土-钢管相贯节点等关键技术进行了试验研究,获得了格构式角钢-钢管混凝土主管的整体稳定性能、破坏模式和承载力以及钢管混凝土-钢管相贯节点的管壁变形、应力集中系数和承载力数据,并提出了承载力计算方法,可用于类似结构的设计中。