装配式钢结构梁柱连接节点研究进展

装配式建筑既是建筑现代设计理念、构件生产、现场管理革新的重要途径,也是推行组件化理念和智能化转型的重要举措。结合目前国内装配式钢结构梁柱连接节点研究情况,对可恢复式梁柱节点、方钢管柱-桁架梁、带悬臂梁节点、框架体系装配式节点形式的构造和力学性能进行阐述与总结。研究表明,装配式钢结构梁柱具有良好的承载力、延性和抗震性能,但是目前基于装配式节点构造及各参数的研究主要针对二维平面,一定程度上制约了其应用和发展,后续需对节点在火灾作用下的破坏及损伤时序、三维空间结构中楼板与梁柱节点的连接方式和考虑楼板后整体结构的复位机理与刚度变化历程进行进一步研究,为增加新材料、新工艺的应用,推广至实际工程提供理论依据。

马鞍山长江公铁大桥Z3号桥塔施工关键技术

巢马城际铁路马鞍山长江公铁大桥主航道桥为(112+392+2×1120+392+112)m三塔钢桁梁斜拉桥,Z3号桥塔为超高多肢钢-混组合塔,高308 m。上塔柱钢结构高87.5 m,分13个吊装节段,最重505 t;中、下塔柱混凝土结构高217.5 m,分38个节段液压爬模施工;钢-混结合段高3 m,内部采用PBL键+剪力钉+高强度钢锚杆+高强度混凝土结构形式。在中塔柱设置钢管临时横撑控制塔柱线形及应力;下横梁采用落地支架法分层施工,与对应塔柱同步浇筑;钢-混结合段混凝土采用C60细石补偿收缩混凝土+高强度灌浆料,保证了混凝土施工质量;采用工厂“2+1”立体匹配制造、“提升站+运输栈桥”钢塔节段转运等技术,并研制15000 t•m超大型塔吊,实现了钢塔柱大节段的制造、整体滩地运输和吊装;钢塔节段间采用栓焊组合连接形式,通过设置工艺隔板、双面坡口等措施控制了钢塔焊接变形;利用定位桁架临时锁定钢塔合龙段实现了钢塔的精确合龙,定位桁架受力及变形均满足要求。

T形方颈单边螺栓连接钢梁-方钢管柱节点试验研究

T形方颈单边螺栓是一类新型单侧安装紧固件,可用于闭口截面钢构件连接,其构造简单、安装便利、无需额外的安装辅助工具,能够适应现场粗放的施工方式,具有较大的应用潜力。对4个T形方颈单边螺栓连接钢梁-方钢管柱节点和1个传统螺栓连接节点开展了单调荷载下的静力性能试验研究,探讨了长圆形螺栓孔布置方案以及设置端板加劲肋和钢管柱内灌注混凝土这两种加强措施对节点结构响应的影响。研究了T形方颈单边螺栓连接节点的破坏模式、转角-弯矩关系、关键部位转角-应变关系、各部位屈服顺序等,揭示了此类节点的工作及破坏机理。结果表明此类连接具有与传统螺栓连接节点相似的破坏模式、相近的初始刚度,以及不低于85%的全生命周期内承载力。

新型开洞圆钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点受力性能研究

传统的钢-混凝土混合结构的圆钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点存在钢筋交错、纵横向需与钢构件避让或开孔等情况,节点构造复杂,施工难度较大,连接节点成为钢-混凝土混合结构的设计及施工难点。对此提出了新型开洞圆钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点,并结合近年来采用钢-混凝土混合结构的项目经验,对该类节点进行有限元分析,研究了柱顶轴压力和柱端水平力对节点各部分构件受力性能的影响,结果表明,柱顶轴压力的变化显著影响了圆钢管混凝土柱钢管开洞位置各构件的应力,且偏心力对圆钢管混凝土柱承载力有一定的折减。最后考虑到钢管壁开洞对圆钢管混凝土柱存在一定程度的削弱,采用了四种加强措施,分析了四种加强措施下钢管荷载-应力曲线,结果表明,开洞位置钢管壁加厚效果最为显著,设置内环板对缓解应力集中效应也有一定的效果,设置竖向断开加劲肋与设置竖向连续加劲肋荷载-应力曲线基本一致,考虑到设置竖向断开加劲肋所需钢材更少,认为设置竖向断开加劲肋具有较为显著的优越性。

北京未来城学校教学楼钢结构设计与分析

北京未来城学校教学楼的地上部分采用钢框架结构,并设置2道结构缝将造型奇特的教学楼分为3个部分。教学楼地下部分不设缝连为整体,采用钢筋混凝土框架结构。钢连廊跨度为33 m,采用2层通高桁架结构。钢连廊与两侧主体结构采用弱连接,通过对比3种支座方案,选用布置金属摩擦摆隔震支座+黏滞阻尼器的方案。对钢连廊与两侧主体结构整体模型进行动力弹塑性时程分析,连廊整体作为刚体随3层主楼楼面发生地震响应,隔震支座的隔震效果显著。此外,介绍了本项目中钢筋混凝土梁与钢骨混凝土柱连接节点及梁配筋的注意事项,为后续相关工程设计提供参考。

新型钢管混凝土柱-混凝土梁钢筋连接器节点受力性能研究

传统的钢管混凝土柱-混凝土梁连接节点一般采用环梁节点,针对有多梁交汇且带有混凝土悬挑梁的环梁节点,施工难度较大,尤其是钢筋连接节点成为钢管混凝土柱-混凝土梁混合结构施工难点。结合近年来采用钢-混凝土混合结构的项目经验,提出了新型钢管混凝土柱-混凝土梁钢筋连接器节点。详细介绍了钢筋连接器节点的构造、特点及有限元建模过程,采用有限元分析的方法,通过三组模型研究了钢筋连接器边界条件对结果的影响,结果表明,端部固定约束时钢筋连接器应力结果相对其余两种略大。此外,还进行了钢筋布置形式的影响分析,着重介绍了不同梁宽下钢筋连接器的布置形式和尺寸对节点受力性能的影响,结果表明,钢筋连接位置对钢筋连接器应力有直接的影响,但均匀的钢筋布置时钢筋连接器受力合理。最后列举了钢筋连接器的几种加强措施,其中采取20mm倒圆角的方式能有效削弱端板与中肋、边肋连接处的应力集中。

基于角钢连接的GFRP梁柱T形节点性能研究

采用设置上下角钢的连接形式,设计了不同类型的GFRP梁柱T形节点,通过对八个节点构件进行单调加载试验,并结合有限元分析,研究了角钢类型、螺栓排距、螺栓端距以及螺栓排数对GFRP梁柱T形节点承载力及变形性能的影响。研究结果表明:与未设置加劲肋相比,增加加劲肋可显著减小角钢转角处的变形,设置三角形加劲肋提高了GFRP梁柱T形节点的承载能力和转动刚度;节点的极限承载力随螺栓排距的增大而提高,随螺栓端距的增大而降低,随螺栓排数的增加先提高后降低;转动刚度则随排距和端距的增加呈现先增大后降低的趋势。在本文分析的参数范围内,GFRP梁柱T形节点采用设置两排螺栓的角钢连接可获得较优的力学性能,同时排距为45~50 mm,端距为55 mm较为合理。

铁路全钢结构框架墩设计与施工关键技术

针对传统钢横梁-混凝土立柱框架墩邻近营业线时,混凝土立柱施工周期长、钢横梁吊装难度大的问题,提出钢横梁-钢立柱全钢结构框架墩方案。以宣绩高铁跨越既有皖赣铁路工程为背景,对全钢结构框架墩进行设计及应用研究。全钢结构框架墩立柱与横梁均为钢结构,提升了结构整体性;采用轻量化设计降低吊装难度和工程投资;通过柱底混合连接构造连接框架墩钢立柱和混凝土基础,提高了安装精度和连接可靠性。对结构稳定、局部承压、疲劳强度、刚度变形等各项指标进行验算,结果表明均满足规范要求。全钢结构框架墩采用旁位拼装、整体吊装、柱底对位连接的施工方案,施工阶段采用吊装变形控制和对位引导等施工关键技术,有效提高了施工工效和安装精度。对比传统钢横梁混凝土立柱框架墩,全钢结构框架墩工程投资相当,但减小了对既有铁路运营的干扰,施工难度和施工风险均大幅降低。

基于内套筒连接的模块化钢框架梁柱节点力学性能研究

文中提出了一种基于内套筒连接的模块化钢框架梁柱节点,并对其力学性能开展有限元分析。结果表明,节点具有良好的滞回性能,能形成可靠连接。当层间位移角小于1.5%时,刚度退化较慢,等效粘滞阻尼系数趋于0;层间位移角大于1.5%时,刚度退化较快,等效粘滞阻尼系数不断增大,节点耗能能力逐渐增大。

型钢混凝土梁柱节点施工技术及质量控制

型钢混凝土组合结构是在型钢外围包裹一层钢筋混凝土,这样的组合使得结构有了比传统钢筋混凝土结构更大的承载力、刚度和抗震性,并且也优于钢结构的防火及稳定性。型钢混凝土结构凭借着强度高、延性好,以及防火和耐腐蚀性能好的优势在高层及超高层建筑中已广泛应用。论文分析了型钢混凝土结构梁柱节点施工过程技术及质量控制难点及要点,结合项目实例,分析介绍传统的4种梁柱连接节点构造做法,并对传统做法进行优化组合,对优化后的施工及过程控制要点进行分析总结,在提升工程质量的同时提高施工效率,为同类型结构的工程施工提供指导作用。

装配式建筑钢结构梁柱节点连接设计研究

为提高梁柱节点连接的荷载能力,以某装配式建筑工程项目为例,开展钢结构梁柱节点连接设计方法的研究。先根据工程项目需求,选择“H”型梁柱全焊节点连接作为装配式建筑钢结构梁柱全焊节点连接形式,然后根据结构形式和受力特点计算节点应力分布,结合钢结构梁柱节点应力集中的部位,计算应力值大小,以此为依据,确定钢结构梁柱节点连接刚度,最后根据建筑物的结构形式、受力特点、材料选择等进行节点连接构造与施工的设计。实验结果表明:设计的方法在实际应用中可以起到提高钢结构梁柱节点连接后荷载值的作用。

型钢混凝土柱和混凝土梁的连接节点施工技术研究

论文介绍了型钢混凝土柱与混凝土梁连接节点的施工工艺原理及施工特点,详细阐述连接节点施工技术的应用要点,包括型钢混凝土柱安装要点、脚手架搭设要点、钢筋加工与焊接要点、模板安装要点和混凝土浇筑要点。进一步提出施工质量控制措施,应加强钢构件制作质量控制、运输和验收管理、钢构件安装质量控制、型钢焊接质量控制、混凝土工程质量控制。结合真实的工程案例展开研究,深入探讨连接节点施工技术的实际应用策略。

方钢管混凝土柱与钢梁连接的设计方法

在试验研究和理论分析的基础上 ,提出了方钢管混凝土柱与钢梁连接节点的设计及构造建议 ,并对试验结果和理论公式的计算结果进行了对比 .这一设计方法已被国家有关技术规程所采纳 .

可修复的装配式钢框架梁柱节点非线性静力分析

提出了一种可修复的装配式钢框架梁柱节点,通过改变翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,将塑性铰转移到连接区,从而利用翼缘连接盖板的变形来消耗地震能量,确保梁柱等主要构件保持在弹性范围内不发生破坏,震后只需更换翼缘连接盖板即可实现节点的快速修复。利用ABAQUS有限元分析软件对5个节点进行了数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力等,着重分析了中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度等参数对节点关键力学性能的影响规律。结果表明:通过合理设计翼缘连接盖板厚度、中间排螺栓间距等相关参数既可保证节点承载能力,又能确保梁柱等主要构件不发生破坏,以实现节点的震后快速修复。

不同连接方式的不锈钢梁柱节点抗震性能试验研究

为研究国内S31608不锈钢材料栓焊混接梁柱节点的承载性能及变形能力,比较不同种类的螺栓(A4-80、A4-70、达克罗8.8级)以及剪切板是否进行三面围焊等因素对节点力学性能的影响,采用摩擦型连接配置螺栓数量,按照承压型连接确定开孔尺寸,设计了5个梁柱节点足尺试件,在循环往复荷载作用下进行试验.结果表明,3种螺栓所对应的试件极限承载力分别为241.2,235.4和251.6 k N,塑性极限转角分别为3.33×10^(-2),3.38×10^(-2)和3.31×10^(-2)rad,对剪切板进行三面围焊和未进行围焊所对应的试件极限承载力分别为346.7和348.7 KN,塑性极限转角分别为4.3×10^(-2)和5.2×10^(-2)rad.5个试件的滞回曲线饱满光滑,无捏缩现象.不同种类的螺栓对试件的承载能力和延性性能影响较小,综合考虑金属间腐蚀和单价等因素,建议选用A4-70螺栓应用于不锈钢梁柱栓焊节点中.

考虑楼板影响的外环板式梁柱节点抗震性能:试验研究

该文对采用Q390钢材制作的4个T形节点构件进行了低周反复荷载试验,研究了钢梁和混凝土楼板的组合作用对采用高性能钢的外环板式梁柱节点的刚度、承载力以及耗能能力的影响。试验结果表明:由于楼板组合作用,钢梁上翼缘的稳定性得到显著提高;采用外环板式的梁柱节点连接方式,能够有效地将塑性铰外移,避免了在节点域附近的焊缝发生撕裂;但由于楼板组合作用的影响,此种节点形式也存在节点域附近外环板处发生断裂的可能性;该试验4个构件的滞回曲线都较为饱满,表现出较好的耗能能力和延性性能,在塑性点时,无楼板作用的试件的粘滞阻尼系数略高于有楼板作用的试件的粘滞阻尼系数;在层间位移角达到0.05 rad时,各试件的粘滞阻尼系数趋于一致。

方钢管混凝土柱-削弱钢梁端组合梁节点受力性能研究

利用三维实体单元,对"带内隔板的方钢管混凝土柱-削弱梁端的钢与混凝土组合梁框架节点"建立了考虑几何非线性和材料非线性的有限元理论分析模型,通过对已有试验模型的模拟分析,验证了有限元方法的正确性,进而模拟分析了"框架节点"在单调和低周反复荷载作用下的受力性能,深入研究了其荷载-位移曲线、节点区梁端的应力分布规律、耗能能力及破坏特征.研究表明:混凝土楼板的组合作用可以适当提高节点的承载力和刚度,且对削弱梁端节点区的应力分布影响较小;梁端削弱组合梁各节点的承载力和刚度均比梁端无削弱组合梁节点的有所降低,但降低幅度不大;梁端削弱组合梁各节点均表现出良好的延性及耗能能力.

狗骨式钢结构梁柱节点的冲击荷载试验研究和有限元分析

设计采用FEMA标准过焊孔构造的2个削弱型狗骨式全焊连接的钢结构梁柱节点试件,对试件施加落锤冲击荷载来模拟结构的动态倒塌效应,考察狗骨式节点削弱程度对钢框架梁柱节点抗冲击性能的影响。通过试验获得节点试件的破坏形态及其冲击荷载和位移时程曲线,分析试件冲击过程动态响应规律以及节点动态转角和耗能能力。试验结果表明:节点试件的主要破坏形态是钢梁塑性铰截面上翼缘屈服的面外变形和腹板扭曲变形;2个节点试件均具有良好的抗冲击转动能力,其最大转角均远远超过FEMA350标准抗震设计的转角限值(θ=0.077 rad)要求;削弱型狗骨式全焊连接节点相对普通全焊接节点的耗能能力和延性均明显提高。采用ABAQUS软件建立了狗骨式梁柱节点子结构的有限元分析模型,通过分析狗骨式梁柱节点在冲击作用下内力发展规律可知,狗骨式节点设计有助于构件向悬链线效应转换。

PEC柱(弱轴)–削弱截面钢梁端板连接组合框架抗震试验研究

设计制作了1榀卷边PEC柱(弱轴)–削弱截面钢梁端板连接组合框架结构底部两层单跨1∶2缩尺模型试件,并对其进行拟静力抗震试验研究。结合试验过程现象记录和实测数据整理,对试件滞回特性、刚度退化、节点连接性能、抗震延性与耗能能力、损伤发展进程和破坏模式等进行分析。结果表明:采取卷边措施有效改善了常规PEC柱弱轴方向的抗侧刚度;梁端削弱截面实现了梁端塑性铰形成位置远离节点区,试件滞回曲线较为饱满,且在梁与端板焊缝存在缺陷条件下,其整体侧移、延性系数和等效黏滞阻尼比仍达到3.77%(推)/3.37%(拉)、2.94(推)/3.23(拉)和0.281,即试件变形、抗震延性与耗能能力良好;端板预拉对穿螺栓和节点加强板设置使得节点区形成混凝土斜压带传力模式,改善了节点区剪切性能;试件破坏模式为梁端削弱截面和PEC柱脚形成塑性铰的理想塑性机构,变形与耗能能力发挥充分。

装配式矩形钢管柱与H型钢梁连接节点研究进展

装配式建筑结构与传统的建筑结构相比,可以实现工厂加工制作、现场快速施工安装、建筑垃圾回收、节约资源、保护环境和减少污染,是现代化建筑的发展方向,装配式钢结构符合建筑工业化,体现了绿色建筑的概念.针对装配式矩形钢管柱与H型钢梁连接节点,结合不同构造形式的装配式钢结构连接节点,介绍了该类梁柱连接节点的研究现状,提出了尚待深入研究和解决的问题.