H型钢连接方钢管混凝土组合柱简化模拟方法

为了简化H型钢连接方钢管混凝土组合柱(SCFT柱)的建模计算过程,建立了三种H型钢连接SCFT柱的有限元分析模型,分别为常用的实体单元模型以及基于轴向刚度和抗弯刚度等效的双梁-单壳单元简化分析模型,结合试验结果,进行了压弯状态下的受力性能分析。基于实体模型和根据刚度等效换算的单梁-单壳单元模型、双梁-单壳单元模型,采用通用分析和设计软件MIDAS建立了典型SCFT柱框架,对比了三种模型在不同荷载下的响应。结果表明:三种模型得到的压弯状态下H型钢连接SCFT柱的破坏模式和承载力基本一致,且与试验结果吻合良好,SCFT框架自振特性、层间位移和柱底反力具有一致性,验证了简化分析计算模型结果的准确性,以及运用于结构分析计算的可行性。

H型钢连接方钢管混凝土组合异形柱轴压性能试验研究

为改善现有的单连接板和双连接板方钢管混凝土组合异形柱加工制作中存在的不便之处,提出一种基于H型钢连接的钢管混凝土组合异形柱构造形式;为研究其在轴压荷载作用下的承载力、延性等力学性能指标,进行H型钢连接钢管混凝土组合异形柱的轴压试验及数值模拟分析.在验证有限元模型正确性的基础上完成了其与单钢板、双钢板连接钢管混凝土组合异形柱承载力对比分析.结果表明:H型钢连接板对各单肢柱的约束作用较强,保证了异形柱的整体性,各单肢可以更好地协同变形;与单钢板、双钢板连接组合异形柱相比,H型钢连接组合异形柱具有较好的力学性能,其承载力较双钢板提高了10%左右.

方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点抗震性能试验

目的研究不同参数下的隔板贯穿式方钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点的抗震性能.方法对2组共6个隔板贯穿式方钢管混凝土柱-H型钢梁足尺节点试件进行低周往复荷载试验,并且完成节点的非线性有限元分析,明确各试件的破坏过程及特征,并对节点的承载力、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能指标进行分析.结果隔板贯通节点滞回曲线饱满,具有较强的耗能能力,同时从强度和刚度退化曲线中可以观察到退化现象,并且满足"强柱弱梁,强节点,弱杆件"的设计原则.结论改变贯穿隔板的厚度对节点的抗震性能、延性性能以及刚度和强度退化影响不是很明显,但是随着隔板厚度的增加节点的抗震性能逐渐增强;改变贯穿隔板的外伸长度对节点的抗震性能有一定的影响.

H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能研究

为提升方钢管混凝土组合异形柱加工制作的便捷性与精度、减小焊接对板件变形的影响,提出了新型H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱(LCFST-H),并研究其偏压荷载下的力学性能。设计了两个试件进行偏压加载试验,建立计算模型开展有限元分析。在验证有限元模型准确性的基础上,分析了H型钢连接板尺寸、方钢管截面尺寸、柱高度等参数对组合异形柱偏压受力性能的影响。结果表明:构件破坏形式为整体弯曲失稳与局部屈曲破坏,达到极限承载力后,单肢柱之间仍能通过H型钢连接板很好地协同工作,具备一定承载能力,体现出较高的延性性能。方钢管截面尺寸和柱高度对其偏压性能影响较大。结合相关规范,给出了H型钢连接L形方钢管混凝土组合异形柱单向偏压承载力计算公式,公式计算结果与有限元结果吻合较好。

方钢管混凝土边框柱组合剪力墙关键性连接点剪力计算

针对方钢管混凝土边框柱组合剪力墙墙柱连接点处的抗剪键现无设计依据的问题,从构件整体性着手研究,建立合理的简化计算模型,借助弹性力学,分析其在水平荷载作用下墙柱连接点处的应力分布情况并导出剪力计算公式。通过与ANSYS有限元模型计算结果对比,验证了公式计算结果的正确性。

L形截面单钢板连接钢管混凝土组合异形柱轴压承载力试验研究

设计了一种L形钢管混凝土组合异形柱,对单钢板连接异形柱进行轴压试验。试验结果表明,单钢板连接试件破坏时,柱肢钢管局部鼓曲现象较明显,单钢板连接各柱肢协同变形能力较弱,分析了应变沿柱截面的分布规律。

T形件连接方钢管混凝土柱与钢梁的节点有限元分析

为考察T形件连接的方钢管混凝土柱与钢梁的组合节点在低周往复荷载作用下的受力特点,在试验研究的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS,对6个采用T形件连接的方钢管混凝土柱与钢梁试件的节点进行梁端单调加载的三维非线性有限元分析。选用4节点和8节点实体单元模拟节点域方钢管、H型钢梁、混凝土、T形件以及高强螺栓,针对节点域接触部位设置了96个普通接触对和32个粘结接触对,并均匀划分网格;采用设置2个分析步的方法对高强螺栓的预拉力影响加以考虑。有限元计算分析得到的节点域破坏形态、峰值抗弯承载力以及P–Δ曲线等结果与试验结果吻合程度较好。节点域应力分布规律分析表明,增大钢管壁厚或T形件翼缘厚度均能提高节点的承载力。

内置H型钢再生混凝土钢管柱抗震性能有限元分析

为研究内置H型钢再生混凝土钢管柱的抗震性能,利用ABAQUS有限元分析软件研究了6根试验柱在低周反复荷载作用下,再生混凝土强度、再生粗骨料取代率和型钢配钢率对其破坏形态、滞回性能、骨架曲线、耗能能力和刚度退化曲线的影响规律。结果表明:试验柱均呈弯曲型破坏,滞回曲线均较为饱满,刚度退化较慢,表现出良好的耗能能力以及抗震性能;试验柱的峰值承载力和耗能能力随再生混凝土强度的提高而提高,随再生粗骨料取代率的提高而降低;随着型钢配钢率的增加,试验柱的承载力和耗能能力均显著提高;各试验柱的位移延性系数均在5.0~6.0,具有良好的弹塑性变形能力。

双钢板连接钢管混凝土异形柱轴压试验研究

对双钢板连接及单钢板连接异形柱进行轴压试验.试验结果表明,双钢板连接试件破坏时,柱肢局部鼓曲现象不明显,柱整体弯曲变形明显,呈现整体失稳破坏.双钢板连接能够很好地保证各柱肢协同变形,双钢板连接的试件比单钢板连接的试件具有更大抗变形能力.

外包U形钢与混凝土组合梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能分析

对外包U形钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱的连接节点进行有限元分析,采用ANSYS有限元分析软件对组合结构一种节点形式进行三维实体建模,研究其在低周反复荷载作用下的延性性能、耗能能力,得到构件的应力分布、节点的极限承载力、滞回曲线等计算结果。结果表明,组合节点承载能力强,刚度大,稳定性好,破坏形式为正截面受弯破坏,但耗能能力不强。

方钢管混凝土柱-H型钢梁螺栓连接组合节点参数分析

利用ABAQUS软件建立方钢管混凝土柱-H型钢梁螺栓连接组合节点的三维有限元数值分析模型,通过变化节点参数,共设计3组7个试件,对节点试件进行非线性有限元数值仿真模拟,研究此类节点在静力荷载作用下的荷载-位移曲线,分别考察正负弯矩作用下楼板组合作用对其受力性能的影响,确定影响其极限承载力、延性及初始转动刚度的主要因素及其影响规律。研究结果表明:组合节点的极限承载力、延性及初始转动刚度等,随着压型钢板-混凝土组合楼板板厚、配筋率的增大而逐渐增大,随着抗剪栓钉布置数量的减少而降低。

T形钢管混凝土异形柱单偏压性能研究

为研究H型钢连接的T形钢管混凝土异形柱的单偏压性能,使用ABAQUS建立3个偏压柱模型,得到3个模型的破坏形态、荷载-位移曲线,将有限元结果与已有试验结果进行对比,验证模型的有效性。建立长细比、偏心距、加载位置3个变量的有限元模型系列,得到各个变量与该T形柱受压极限承载力的关系曲线。研究结果表明,ABAQUS能较好地模拟H型钢连接的T形柱的单偏压受力过程;H型钢与钢管混凝土柱有效连接,整体截面能协同工作;增大长细比或偏心距均会降低柱的偏压承载力,加载位置影响柱的偏压承载力;随长细比的增大,H型钢连接的T形钢管混凝土柱的N/N_(u)-M/M_(u)相关曲线逐渐由曲线向直线过渡,为这种T形钢管混凝土柱在工程上的应用提供参考。

方钢管混凝土柱-H形钢梁螺栓连接节点受力性能试验研究

进行了考虑压型钢板-混凝土组合楼板组合作用的方钢管混凝土柱-H形钢梁螺栓连接节点的静力性能试验研究。分别对无楼板、楼板受压、楼板受拉的3个足尺节点试件进行了静力加载试验,通过对比分析,考察了节点在单调荷载作用下的受力性能,包括初始转动刚度、极限承载能力等,研究了正、负弯矩作用下楼板组合作用对其受力性能的影响。研究结果表明:无板节点试件梁端位移延性系数达到2.2以上,满足抗震设计要求;组合节点和无板节点受力性能差别明显,相比于纯钢梁,组合梁横截面中和轴上移,组合节点的初始转动刚度、承载力与无楼板节点相比均有大幅度提高;组合节点螺栓开始滑移的荷载增大,最大滑移量减小;节点核心区剪切变形可忽略不计。

方钢管型钢再生混凝土组合短柱偏压性能试验研究

对12个短柱试件进行偏心受压试验,研究方钢管型钢再生混凝土组合短柱的偏压力学性能,观察试件的偏压破坏过程及破坏形态,获取试件的偏压荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、侧向挠度及刚度退化曲线,分析再生混凝土强度、型钢配钢率、方钢管宽厚比、偏心距、再生粗骨料取代率对组合短柱偏压性能的影响规律,研究结果表明:在偏压荷载作用下,各试件的破坏特征较为相似,主要表现为组合柱中部型钢的受压侧最先开始到达屈服状态,随着偏压荷载的继续增加,外部钢管的受压侧也进入屈服状态,最后核心再生混凝土被压碎,组合柱的破坏是由于外部钢管的中部出现了明显的局部鼓曲;试件偏压承载力分别随再生粗骨料取代率和偏心距的增大而逐渐降低,其中偏心距对试件的偏压承载力和侧向挠度影响显著,再生粗骨料取代率对试件偏压承载力和变形能力影响是不利的;增加方钢管壁厚或型钢配钢率均对于提高试件的偏压性能是有利的;提高再生混凝土强度会降低组合短柱的变形能力,这与普通混凝土类似,但试件的偏压承载力会得到相应的增强。总体上,该组合柱在偏压荷载作用下具有较高的承载力和良好的变形能力,研究结论可为该组合柱的工程应用提供一定参考。

方钢管型钢再生混凝土组合柱轴压性能试验研究

为研究方钢管型钢再生混凝土组合柱轴压性能,设置了长细比、再生骨料取代率、再生混凝土强度、型钢配钢率和方钢管宽厚比等参数,对13个试件进行单调静力加载试验,观察试件破坏过程及破坏形态,获取试件荷载-位移和荷载-应变曲线,分析设计参数对组合柱轴压受力性能的影响。结果表明:试件的破坏顺序均为型钢首先被压屈,随后再生混凝土被压碎,最后的破坏是因为钢管外表面发生鼓屈而丧失轴压承载力;提高长细比、钢管宽厚比和再生粗骨料取代率,组合柱轴压承载力的最大降幅分别为10.7%、24.8%和9.9%;相反,提高再生混凝土强度和型钢配钢率,组合柱的轴压承载力最大提高幅度分别为19.7%和14.3%;总体上看,试件均表现出较高的承载力和良好的变形能力。在此基础上,参考国内外相关规程,采用叠加原理,建立了方钢管型钢再生混凝土组合柱的轴压承载力公式,并验证了计算公式的有效性。

H型钢拼接组合钢管混凝土墙/柱构件协同工作性能分析

H型钢拼接组合钢管混凝土墙/柱构件的钢管和管内混凝土通过栓钉连接在一起,其管腔内不设置内隔板,与钢梁采用竖板连接方式。为了研究柔性连接件栓钉对钢管和管内混凝土间内力分配的影响,对其进行了弹性理论分析。分析得到钢管和混凝土界面抗滑移力分布形式,并求得楼层不同部位钢管和混凝土内力。分析表明,钢管和管内混凝土间的轴力分配方式不完全符合轴压刚度分配原则,每层顶部的钢管和底部的管内混凝土内力有所增大,增大幅度与其所处楼层位置有关。从限制荷载传递长度出发,给出了设置栓钉的数量,供设计参考。

钢框架柱结构型式的技术经济分析

高 层 建筑 钢 结 构 中 的 框 架 柱 通 常 采 用 H 型 钢 、方 钢 管 混 凝 土 或 圆 钢 管 混 凝 土 构 件 ,为 了 探 究 哪 一 种 型式 的 技 术和 经 济 指 标更 优 越 ,本 文 将 从 承载 能 力 、节 点 连 接、用 钢 量以 及 防 火 层等 方 面 进 行 综 合 衡 量 和 比 较 ,得出 定性 定 量结 论,为日 后 设计 提供 一 个明 确的 概 念。

国际期刊导读

采用“欧洲规范3”对圆形空心截面钢拱的设计，高温局部荷载作用下短粗腹板的失效机制，塑性应变极限状态下I形和矩形管截面变形分析，方钢管混凝土柱和钢-混凝土组合梁连接节点的抗震性能试验研究。