双腹板顶底角钢连接钢框架数值分析及试验

文章对双腹板顶底角钢连接钢框架进行非线性有限元分析,研究了该种框架的受力及变形特点、结构的延性、刚度等性能,分析了框架节点的受力特点及各部件的应力、应变变化情况,为该种连接钢框架的周期往复荷载试验的进行提供依据;同时对双腹板顶底角钢连接钢框架进行弹性阶段周期往复试验,获得其初始刚度,为后续拟动力试验提供依据。

带双腹板顶底角钢连接初始刚度研究

初始连接刚度在节点刚度分类和钢结构地震分析中占有很重要的地位,因此研究连接的初始刚度很有现实意义。主要研究带双腹板顶底角钢连接初始刚度的确定方法以及影响其性能的主要因素。

焊接H型钢PEC柱-钢梁顶底角钢连接节点滞回性能研究

为了研究焊接H型钢PEC柱-钢梁顶底角钢连接节点的滞回性能,以顶底角钢连接节点为研究对象,共设计了6个试件。试件参数有高强螺栓直径、顶底角钢厚度和PEC柱翼缘厚度。通过低周反复水平荷载试验,得到了6个试件的荷载-位移曲线、位移延性系数等试验结果。试验结果表明,各参数中角钢厚度对节点的滞回性能影响较大,增大角钢厚度能明显提高节点的承载力,最大增幅为35.9%,但平均位移延性系数减小了46.1%;增大螺栓直径对节点承载力提高幅度较小,最大增幅为6.6%;柱翼缘厚度对节点的承载力几乎没有影响,但减小柱翼缘厚度使节点延性提高了68.1%。焊接H型钢PEC柱-钢梁顶底角钢连接节点具有良好的滞回性能。

顶底角钢连接初始刚度的分析和研究

初始连接刚度在节点刚度分类和钢结构地震分析中占有很重要的地位 ,因此研究连接的初始刚度很有现实意义。首先从理论上探讨了顶底角钢连接初始刚度的计算方法 ,建立了有关连接初始刚度的半经验半理论计算公式。为了验证此公式 ,进行了 2个顶底角钢梁柱连接节点原型试件在往复荷载作用下的实验研究 ,得到了顶底角钢梁柱连接的连接刚度 ,分析了影响连接刚度的主要因素。最后 ,对理论计算公式得到的结果和试验结果进行了对比 ,结果表明 :此公式误差较小 。

PEC柱-钢梁端板连接与顶底角钢连接框架抗震性能对比分析

设计了一榀端板连接框架和一榀顶底角钢连接框架,并在低周反复水平荷载作用下进行试验.以比较PEC柱-钢梁端板连接和顶底角钢连接框架的滞回性能,试验分析了端板连接节点和顶底角钢连接节点框架的极限承载力、破坏模式、滞回性能和延性.试验结果表明:PEC柱-钢梁端板连接框架和顶底角钢连接框架均具有良好的抗震性能,端板连接框架的承载力比顶底角钢连接框架的承载力提高了6.84%,初始刚度提高了51.59%,延性提高了27.85%.

顶底角钢连接对框架柱计算长度的影响

柱计算长度法是钢框架稳定设计的常用方法,顶底角钢连接梁柱节点是一种典型的半刚性梁柱节点。采用抗弯弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性,考虑了梁柱间的相对转角关系,通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,得到顶底角钢半刚接形式对钢框架柱计算长度系数的影响。

顶底角钢连接初始刚度的分析和研究

初始连接刚度在节点刚度分类和钢结构地震分析中占有很重要的地位，因此研究连接的初始刚度很有现实意义，主要研究顶底角钢连接的初始刚度的确定方法以及影响其的主要因素。

顶底角钢连接中带肋角钢有限元分析

为了获得顶底角钢连接中带肋角钢的荷载-位移关系,采用有限元软件ANSYS进行模拟分析.首先建立简化的有限元模型,然后分别设置角钢与柱之间、螺栓与角钢、柱之间的接触关系,最后对模型进行单调加载,获得角钢的荷载-位移关系.结果表明:有限元模拟结果与理论分析结果具有高度的一致性;单肋、双肋角钢的屈服荷载、初始刚度分别约为无肋角钢的2倍、3倍;设置加劲肋可有效改善角钢的力学性能.

PEC柱(弱轴)-型钢梁顶底角钢连接节点的滞回性能试验研究

为了研究PEC柱(弱轴)-型钢梁顶底角钢连接节点的滞回性能,分别以节点盖板厚度、角钢厚度、螺栓距离(与盖板相连角钢短肢上螺栓中心到角钢肢背的垂直距离)和节点加劲肋为参数,设计了6组节点并对其进行低周往复水平荷载试验。重点研究了4个参数对节点的滞回性能、节点刚度、延性和承载力的影响。试验和分析结果表明,角钢厚度由14 mm增至20 mm,节点极限抗弯强度提高30%,延性提高6.8%,初始刚度提高1.21倍;螺栓距离由80 mm减至70 mm,节点的抗弯能力提高14.8%,初始刚度提高13%,延性降低4.8%。各节点的滞回曲线均呈弓形,延性系数均大于5,承载力退化稳定。角钢厚度增加和螺栓距离减小能明显提高节点的承载力和初始刚度,增加盖板厚度与增设加劲肋可提高节点的初始刚度,对节点的承载力影响不大。建议在设计此类节点时,适当加大角钢厚度,合理减小螺栓距离。

基于Abaqus的顶底角钢连接节点的初始刚度计算

利用有限元软件Abaqus模拟顶底角钢连接节点,分析连接节点的弯矩转角性能和初始刚度,提出了一种计算初始刚度的新模型.将通过新模型与Kishi和Chen提出的初始刚度计算公式获得的数据进行对比,结果表明前者具有较好的计算精度.

钢框架梁柱弱轴顶底角钢连接刚度的理论分析和试验研究

为研究梁柱弱轴连接的抗弯性能,进行了2类共6个大尺寸弱轴顶底角钢连接试件的单调加载试验,试验试件包括腹板-角钢连接试件和本文根据梁柱弱轴连接受力变形特点设计的T形钢-角钢连接试件。根据经典力学理论,推导了弱轴顶底角钢连接初始刚度的分析计算方法。梁柱弱轴角钢连接的刚度取决于各组件的刚度,角钢、螺栓和与角钢竖向肢连接的板件起决定作用,其中刚度最小的组件其几何尺寸对连接刚度的影响最明显。弱轴顶底角钢连接作为一种典型的半刚性连接,具备良好的变形能力、一定的弯矩承载能力和很好的钢材屈服后塑性强化能力。

钢梁柱弱轴顶底角钢半刚性连接的抗弯特性

为了解顶底角钢半刚性连接的抗弯特性,利用简化的斜率-位移方程推导了半刚性连接初始刚度的计算公式,根据角钢的塑性特性计算了半刚性连接的极限弯矩,进行了两类柱弱轴顶底角钢半刚性连接的抗弯试验,并利用三参数幂函数模型模拟了所研究的半刚性连接的弯矩-转角曲线.结果表明,模拟结果与试验结果吻合很好,文中提出的新型连接形式具有很好的抗弯能力.

钢框架梁柱顶底角钢弱轴连接的节点研究

针对目前钢框架梁柱在弱轴方向上半刚性连接的研究匮乏,应用有限元软件ABAQUS对半刚性节点进行了研究,并基于一种新型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的研究成果,在该种节点上进行顶底角钢连接研究。应用ABAQUS软件对模型进行非线性有限元模拟分析,首先将试件进行单调加载分析,并与试验结果对比分析,对比发现总体上吻合较好,从而验证了有限元的有效性。再通过有限元程序ABAQUS将梁柱采用新型节点域箱形加强式节点作顶底角钢连接,并与其他几种连接节点形式对比,通过计算得出各种节点的梁柱连接荷载-位移曲线、初始刚度、极限弯矩以及角钢的极限弯矩等。研究发现新型节点域箱形加强式节点连接的极限弯矩是传统弱轴连接形式的1.2倍,是第一类T形板件弱轴连接形式的1.12倍,是第二类T形板件弱轴连接形式的1.08倍,表明其具有更好的抗弯性能,另外其初始刚度是传统弱轴连接形式的1.35倍,受拉角钢的极限弯矩是传统弱轴连接形式的1.32倍。

钢框架梁柱顶底角钢弱轴连接节点的滞回性能分析

基于目前对钢框架梁柱弱轴半刚性连接节点的研究现状,对顶底角钢弱轴连接节点进行了研究。首先通过ABAQUS模拟分析,在与试验对比验证的基础上,将一种新型节点域箱形节点作顶底角钢弱轴连接,设计7个试件,通过计算得到了在低周反复荷载作用下的弯矩-转角曲线、骨架曲线、耗能系数和初始刚度等节点参数,重点研究了角钢厚度、受拉角钢连接螺栓与角钢趾距离以及角钢肢长等设计参数对该种连接方式的工作性能的影响。研究发现:随着角钢厚度的增加,连接节点的承载能力、初始刚度和滞回性能明显提高,但抗震性能、耗能性能有所下降,随着受拉角钢连接螺栓与角钢趾的距离的增加,连接节点的承载能力、初始刚度和滞回性能均有所下降,但耗能性能有所提高,随着角钢肢长的增大,连接节点的承载能力随之降低,初始刚度和滞回性能变化不大,耗能性能变化也不明显。

双腹板、顶底角钢半刚性连接节点的非线性有限元分析

用ANSYS有限元程序对双腹板、顶底角钢半刚性连接节点的非线性性能进行了理论分析,并将计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好.通过对7个系列共23个双腹板、顶底角钢连接试件的有限元分析,重点探讨了连接的各类组件对节点力学性能的影响.结果表明:梁截面高度、顶底角钢厚度及与柱翼缘相连的顶底角钢螺栓间距对节点力学性能的影响较大;腹板角钢厚度对节点力学性能有一定的影响;柱腹板水平加劲肋、柱截面高度和螺栓直径对节点力学性能的影响较小.双腹板、顶底角钢连接梁柱节点属于典型的半刚性连接节点,建议在设计中考虑其对结构受力性能的影响.

顶底角钢连接的初始刚度和极限承载力计算

在顶底角钢连接的三参数幂函数模型中,求解初始刚度的传统方法是将顶角钢假定为悬臂梁模型,但这一假定与试验及有限元分析结果有出入。根据顶底角钢连接破坏时的塑性铰分布规律,提出了符合顶角钢实际受力状态和变形特征的刚架模型,并推导了顶底角钢连接初始刚度和极限承载力的解析表达式。

带腹板双角钢的顶底角钢半刚性连接静力性能研究

考虑几何、材料、接触非线性,对带腹板双角钢的顶底角钢连接这种典型的半刚性连接在静载作用下的受力性能进行研究.采用有限元软件ANSYS对主要构件的顶底角钢、腹板角钢、高强螺栓、梁柱建立有限元模型进行三维非线性有限元模拟,分析节点应力分布、塑性发展、变形特性、接触摩擦状态以及破坏模式,得到M-θ曲线、极限弯矩承载力、初始连接刚度等连接性能数据,探讨了此类节点连接的主要受力性能.

波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点研究

运用有限元软件ANSYS对波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点进行静力荷载下的数值模拟,分析不同角钢厚度和梁高对半刚性节点受力性能的影响。结果表明:增加角钢的厚度,节点的初始转动刚度和抗弯承载力呈增长的趋势,但随着进入塑性变形阶段其增幅逐渐减小,当角钢的厚度增加到一定的程度时,对节点的初始转动刚度和抗弯承载力影响不大;增加角钢的厚度,节点的延性会降低;增加梁截面高度可以有效的提高节点的初始转动刚度及抗弯承载能力。

PEC柱-型钢梁顶底角钢半刚性节点三维框架抗震性能研究

本文对PEC柱(partially encased concrete column)-型钢梁顶底角钢半刚性节点三维框架的抗震性能进行试验研究.试验设计制作了一个PEC柱-型钢梁顶底角钢半刚性节点三维框架缩尺试件,对其进行拟静力试验.在低周反复水平荷载和恒定的垂直荷载下,通过对关键部位应变、位移数据的采集及处理,分析了其破坏模式、承载力、滞回性能、位移延性等一系列抗震性能指标.试验结果表明:受螺栓及角钢滑移的影响,滞回曲线有一定的捏缩现象,但总体比较饱满;三维框架刚度、强度退化稳定;三维框架延性系数平均值2.28,满足抗震设计要求,具有良好的延性和耗能能力.

角钢厚度对半刚性梁柱连接性能影响研究

运用有限元ANSYS软件和欧洲规范EUROCODE3给出的钢材在高温环境下的热物理及力学特性参数,建立了3个不同顶底角钢厚度的带双腹板顶底角钢梁柱连接的有限元分析模型。运用热-力耦合分析方法,对双腹板顶底角钢梁柱连接在高温下的抗火性能进行了深入研究,探讨了顶底角钢厚度变化对连接在高温环境下受力机理以及螺栓预紧力受温度影响的规律,所得结果对该类节点的抗火设计具有一定的参考价值。