钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点抗震性能

为研究钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土(RC)梁节点的抗震性能,以某地铁车站钢管混凝土柱为原型,基于等效刚度方法,将钢管混凝土叠合柱与钢管混凝土柱进行刚度等效计算,通过pushover得到其抗弯刚度,探究钢管混凝土柱与钢管混凝土叠合柱的力学性能;采用ABAQUS建立钢管混凝土柱-RC梁节点和钢管混凝土叠合柱-RC梁节点模型,通过既有文献试验数据验证节点模型的准确性,对两种节点的滞回特性、骨架曲线退化、刚度以及延性进行对比分析。结果表明:小轴压比作用下,钢管混凝土柱节点的耗能能力、滞回性能以及极限荷载都要优于钢管混凝土叠合柱节点;随着轴压比的增大,两者差别较小,在0.9轴压比时,钢管混凝土叠合柱节点的抗震性能优于钢管混凝土柱节点,采用钢管混凝土叠合柱-RC梁节点替换钢管混凝土柱-RC梁节点不会造成结构抗震性能的明显下降。

复式钢管混凝土外钢管不连通环梁节点抗震性能试验研究

设计一种用于复式钢管混凝土结构的新型外钢管不连通环梁节点,介绍该新型节点的构造和制作过程,进行四个梁柱组合体低周反复荷载试验,研究新型节点的抗震性能。试验结果表明:新型节点具有较好延性和变形能力,增加环梁配筋率和柱内钢管尺寸可提高节点的承载力。通过合理的构造措施,外钢管不连通环梁节点中内钢管混凝土、竖向插筋和密排环箍以及周边环梁一起保持了钢管混凝土柱的连续性,节点整体性强,满足结构设计"强柱弱梁"及"强节点弱构件"的设计原则,具有较好的抗震性能。

钢混凝土组合梁-钢管混凝土柱节点性能

为了研究钢混凝土组合梁-钢管混凝土柱节点的力学性能和半刚性特性,制作了4个比例为1∶3的节点模型进行试验,借助有限元分析软件ABAQUS建立了节点的有限元模型进行数值计算,分别进行了试验结果与数值计算的相应测点的应变、位移等结果的对比分析.通过试验与数值计算彼此校核,得到了与试验相符的有限元模型.在此模型的基础上,建立了该组合梁柱节点只含几何参数的相对弯矩-转角曲线模型.

新型叠合柱-混凝土梁中节点受力性能研究

针对现行设计规程中钢管混凝土叠合柱-混凝土梁连接方法中的不足,提出一种柱内设置钢管外环形钢筋的新型梁柱节点。梁端纵筋以卡扣(■型)、弯折(L■型以及型)的形式连接柱中环筋,利用柱中环筋平衡混凝土框架梁端纵筋传来拉力。制作5个钢管混凝土叠合柱-混凝土梁中间节点试件,进行梁端单调静力加载试验,研究节点试件的裂缝发展及分布、破坏形态、承载力、延性与钢筋应变发展规律;利用ABAQUS软件进行仿真模拟分析。结果表明:不同节点构造形式的试件最终破坏形态相同,均为梁根部弯曲破坏,试件均具有良好的延性和变形能力;梁受拉纵筋均能在试件达到屈服前屈服;试验过程中未出现梁纵筋和柱中环筋发生滑移脱落的现象。仿真模拟分析结果与试验结果基本吻合。

高轴压比下复式钢管混凝土柱-钢梁连接节点抗震性能试验

为了研究高轴压比下复式钢管混凝土柱-钢梁连接节点的抗震性能,按照现行规范设计了3个强柱弱梁型复式钢管混凝土外环板节点试件,进行了低周往复加载试验,研究其在高轴压比下的破坏形态、承载能力、变形能力以及耗能能力等。结果表明:增加水平环板的宽度可以有效提高节点的延性;锚固腹板加肋可以增加梁柱连接节点的初始刚度,增强节点的整体性,从而提高节点的承载能力和耗能能力;节点试件的破坏表现为钢梁翼缘首先发生屈服,随着水平荷载加大,试件同时出现梁端塑性铰和柱端塑性铰的破坏形态,锚固腹板加肋和水平环板加宽的试件在加载后期出现明显的柱端压弯破坏,各节点核心区应力较小,基本处于弹性阶段,因此高轴压比下复式钢管混凝土柱-钢梁连接节点可实现强节点要求,但不能满足"强柱弱梁"的抗震设防要求。

复式钢管混凝土钢梁半穿心节点抗震性能研究

设计了复式钢管混凝土钢梁半穿心加肋加腋型节点,制作了4个梁柱试件组合体进行低周往复加载试验,并采用ABAQUS有限元软件建立了节点数值分析模型。半穿心节点刚度较大,破坏模式主要为梁端塑性铰破坏,节点试件的滞回曲线呈明显的纺锤形,耗能性能较好,有限元分析结果与试验结果吻合较好。利用有限元模型研究了节点构造、几何参数和材料参数对半穿心节点的破坏模式和承载力的影响。参数分析表明:梁柱线刚度比及轴压比对节点初始刚度影响显著;轴压比和钢梁强度对节点极限承载力影响较大;而节点的变形能力受轴压比影响较大;钢梁强度和轴压比的提高可导致柱端发生压弯破坏。通过试验和有限元模拟可知,半穿心节点能够满足刚性节点初始刚度、承载力及延性等方面的要求且抗震性能较好。

装配式钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点抗震性能试验研究

为研究城市地下空间结构装配式节点的抗震性能,设计制作了一种新型装配式钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点,并与既有的现浇钢管混凝土叠合柱-钢筋混凝土梁节点进行对比,开展两种节点的低周往复荷载试验,对两种节点的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、耗能能力、延性系数等指标进行对比分析。结果表明,两种节点都为梁端塑性铰区弯曲破坏,装配节点的极限位移比现浇节点的极限位移提高了47.6%,但两者极限承载力相差不大。最终试件破坏时的刚度为初始刚度的10%左右,试件发生了较大非线性变形以及损伤。现浇节点和装配节点的最终累计总耗能分别为35.69、58.77 kN·m,装配节点最终累计总耗能大于现浇节点,为现浇节点的1.65倍;装配节点的屈服位移和极限位移比现浇节点的屈服位移和极限位移分别提高了30.68%和32.47%,两种节点屈服荷载和极限荷载相差不大,装配节点的延性系数略大于现浇节点,装配节点的延性优于现浇节点。

复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点抗震性能试验研究

借鉴方钢管混凝土柱-钢梁外肋环板节点形式,将非梁柱连接面的柱两侧外肋环板改为竖贴于柱侧的竖向肋板并伸出与梁翼缘焊接,同时设置锚固腹板,形成复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点。通过7个梁柱组合体试件的低周反复荷载试验,分析各试件的破坏过程及特征,并对试件的滞回性能、承载力、延性、耗能能力和承载力及刚度退化等抗震性能进行研究。研究结果表明:节点的破坏形态基本相同,梁端先屈曲,形成塑性铰;锚固腹板可有效提高节点的承载力和变形能力;竖向肋板外伸长度可提高试件的初始刚度,使梁端塑性铰外移,有效保护节点核心区;试件的滞回曲线呈明显的梭形,具有良好的承载力、延性及耗能能力;试件在整个加载过程中刚度退化现象明显,承载力退化很小,可应用于抗震设防地区。

赫基国际大厦结构设计

赫基国际大厦高178.8m,属B级高度超限高层建筑,采用钢管混凝土柱+型钢混凝土梁+钢筋混凝土核心筒混合结构。本项目办公塔楼建筑平面凹凸、棱角极多,框架柱排列不均匀,且存在扭转不规则、楼板不连续、凹凸不规则、复杂连接等多项不规则。介绍了基础与地下室设计,重点介绍了框架-中空核心筒结构体系设计、复杂的连体设计、新型钢管柱节点设计、十字密肋板设计以及内置空腔多腔U形钢包混凝土组合梁设计。采用YJK和MIDAS Building两个程序对结构进行了常规的小震下弹性静、动力分析,补充了中震弹性和不屈服验算;并采用SAUSAGE程序进行了罕遇地震下弹塑性动力时程分析。最后提出了针对本项目超限所采取的加强措施。

T形截面多腔式钢管混凝土柱-U形截面钢混凝土组合梁竖向肋板式框架节点抗震性能研究

为解决外环板外露和内环板影响混凝土浇筑的问题,在钢管混凝土异形柱和U形截面钢混凝土组合梁框架结构中增加竖向肋板节点构造,对6个缩尺比为1∶2的T形截面多腔式钢管混凝土柱-U形截面钢混凝土组合梁节点试件进行低周往复试验,得到了试件的破坏模式、荷载-位移滞回曲线以及弯矩-转角曲线,分析了节点核心区剪切变形、延性、耗能能力和应力分布规律。试验研究表明,竖向肋板节点的破坏模式为梁端塑性铰破坏,滞回曲线较为饱满,耗能能力良好,满足欧洲EN 1993-1-8中对于无支撑框架刚性节点的要求。建立了钢管混凝土异形柱与U形截面钢混凝土组合梁节点的精细化有限元模型,该模型对节点荷载-位移曲线以及关键部位的破坏形态均能较为准确地预测,并在此基础上进行了节点承载力及节点刚度参数分析,分析结果表明提高U形钢板厚度能明显提高节点承载力。为保证竖向肋板连接节点达到刚性节点要求,建议竖向肋板翼缘外高度、翼缘内高度、肋板厚度以及肋板与梁翼缘间连接长度分别不应小于U形钢梁宽度的60%、20%、100%以及150%。