T型钢连接方钢管柱-H型钢梁节点抗震性能分析

目的为了研究单边螺栓和T型钢连接的方钢管柱-H型钢梁节点的抗震特性,方法采用室内试验和数值模拟分析方法,对1∶2缩尺的边节点进行拟静力试验,并通过ABAQUS有限元软件进行数值模拟,综合分析边节点的滞回特性、承载力、刚度与耗能等力学特性。有限元分析变量为T型钢加肋、梁翼缘狗骨式和梁腹板开圆孔式。结果试验中,节点试件中连接件T型钢参与耗能且其变形最明显,梁、柱构件变形较小。塑性铰主要集中在连接构件T型钢上,T型钢腹板与翼缘交接处出现应力集中状态。试验弹性阶段,节点构件共同抵抗外部作用力。进入塑性阶段,节点损伤逐渐累积至T型钢,使T型钢最终产生塑性破坏而失效。有限元模拟中,T型钢加肋的形式对节点整体承载力影响最大,其中加3号肋的形式使节点承载力的增长量达到最大;梁翼缘狗骨式的形式对节点整体耗能能力影响最大,为44.01%。结论在T型钢上加肋板对节点的承载力和刚度提升较明显,对耗能能力影响不大;梁翼缘狗骨式和梁腹板开圆孔式均能提高节点的耗能能力,节点承载力和刚度基本不变;梁翼缘做狗骨式对节点抗震性能影响最显著。

型钢混凝土T形柱-钢筋混凝土板新型节点冲切性能研究

为研究型钢混凝土(SRC)T形柱-钢筋混凝土(RC)板节点冲切性能,对3个T形SRC柱-RC板节点和2个方形SRC柱-RC板节点进行了竖向荷载作用下的冲切破坏试验。试验变量包括板厚、柱截面形状和有无柱帽。试验结果表明,所有试件耗能能力较弱,均发生了脆性冲切破坏。柱截面形状的变化会导致冲切剪应力的分布更为复杂,出现应力集中现象。增加板厚和设置柱帽可以有效提高板柱节点的冲切承载力和残余承载力。此外,采用ABAQUS软件进行了数值模拟分析。数值计算结果和试验结果在荷载-位移响应、混凝土应变和破坏模式方面具有良好的一致性。参数分析结果表明,柱内型钢能发挥对板内钢筋的悬挂作用,改善板柱节点的残余承载力。但配钢率的增加对残余承载力的提升并不明显。T形柱的肢高肢厚比对节点冲切承载力的影响可以忽略,增大柱帽的平面尺寸与截面高度均能够提高节点冲切承载力,相比之下柱帽截面高度对于冲切承载力的影响更为明显。

T型件单边螺栓连接方钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能研究

为研究T型件单边螺栓连接方钢管混凝土柱-钢梁组合框架的抗震性能,设计了一榀由T型件与单边螺栓相连的1:2缩尺的组合框架,并通过拟静力加载试验对框架的承载能力、滞回性能、刚度退化、耗能能力和延性性能进行了分析,并与一榀T型件单边螺栓连接方钢管柱-钢梁框架进行了对比分析,结果表明:两试件滞回曲线均较为饱满,无明显捏缩,方钢管混凝土柱-钢梁组合框架要比方钢管柱-钢梁框架的承载力高,且初始刚度要高出19%,但其耗能能力和延性均有所降低,两试件加载后期承载力下降均较缓慢,且水平位移达到了层间位移角1/30,表明两试件均具有良好的抗震性。

800MPa高强钢T形截面轴压构件极限承载力有限元分析

针对800MPa高强钢T形截面轴压构件失稳问题,基于ABAQUS软件建立有限元计算模型,分析残余应力、几何初始缺陷、翼缘宽厚比、腹板高厚比和构件长细比对构件极限承载力的影响,建立正则化长细比与整体稳定系数关系曲线,并将高强钢T形截面轴压构件极限承载力的模拟结果与GB50017—2017系列设计规范进行比较分析。结果表明:建立的有限元模型能够准确模拟试验构件的屈曲行为,残余应力峰值对短柱承载力影响较小,对大长细比构件的承载力影响较大;试件初弯曲和板件翘曲对小长细比构件极限承载力影响较大,随构件长细比增加,构件极限承载力随着翼缘宽厚比变化表现为敏感度降低,腹板的高厚比变化规律与之类似。计算得到的稳定系数与GB50017—2017中b类柱子曲线吻合较好,建议采用b类柱子曲线计算800MPa高强钢焊接T形截面轴压构件的极限承载力。

T形PEC柱抗震性能的数值模拟分析

利用ABAQUS软件对14个T形PEC柱进行低周反复加载模拟,分析不同参数对T形PEC柱抗震性能的影响规律。结果表明:T形PEC柱的滞回曲线呈饱满的平行四边形,且刚度退化稳定,耗能能力和延性良好;提高混凝土强度等级虽然可增大柱的初始刚度,但混凝土强度等级过高则会导致柱的延性降低,刚度退化加剧,抗震性能降低;在T形PEC柱内设置横向拉杆,且将x方向和z方向的横向拉杆相互焊接,有利于对混凝土形成套箍作用从而提高柱的抗震性能,但拉杆间距不宜大于150 mm;在T形PEC柱的两侧阴角处分别设置1根纵筋并将其与横向拉杆绑定后形成钢筋笼,能够明显的改善柱的抗震性能。

冷弯薄壁型钢T形拼合柱轴压性能研究与承载力计算

冷弯薄壁型钢(CFS)全螺栓垫板连接T形拼合柱是一种新型拼合截面柱,在全螺栓连接框架结构中承受集中荷载。目前关于全螺栓连接T形CFS拼合柱轴心受力性能的研究报道较少。基于已有的试验研究成果,建立准确可靠的T形CFS拼合柱数值分析模型,选取构件长细比、板材厚度、垫板的纵向间距等参数,研究在轴压作用下各重要参数对T形CFS拼合柱极限承载力和屈曲模态的影响。结果表明:随着长细比的增大,T形CFS拼合柱的屈曲模式由局部与畸变相关屈曲逐渐转变为整体屈曲,当长细比<104.7时,长细比变化对构件承载力的影响不明显;板厚对构件的承载力变化具有显著影响,在长细比较大的情况下可以改变构件的屈曲模式;垫板的纵向间距对构件的承载力和屈曲模式影响较小,不同垫板纵向间距的构件极限承载力变化均在4.5%以内。最后,将试验和数值分析结果与北美规范中直接强度法计算的名义承载力对比,评估直接强度法对于此类拼合柱承载力计算的适用性。

多腔T形钢管混凝土柱轴压性能试验研究

为研究多腔T形钢管混凝土柱的轴压性能,开展了7根多腔T形钢管混凝土柱和2根普通T形钢管混凝土柱试件轴压试验研究,主要考察钢管壁厚、混凝土强度和高宽比对多腔T形钢管混凝土柱轴压性能的影响。试验结果表明,与同条件的普通T形钢管混凝土柱相比,多腔T形钢管混凝土柱具有更高的轴压承载力及更好的变形性能。多腔T形钢管混凝土柱的轴压极限承载力随着钢管壁厚增大而显著提高,随着高宽比增大而呈下降趋势;当采用高强混凝土时,应匹配较厚的钢管以更加充分地发挥两种材料的性能。将美国规范ANSI/AISC 360⁃16、欧洲规范Eurocode 4、日本规范AIJ⁃CFT和中国规范GB 50936—2014公式计算与试验的轴压极限承载力进行比较。结果表明,Eurocode 4规范公式的计算精度最高且离散性最小。

T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点抗震性能试验研究

为研究T形钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁外伸端板连接节点的抗震性能,按1∶2的比例设计并制作9个试件进行低周往复荷载试验,观察试件受力过程和破坏形态,得到试件的滞回曲线和骨架曲线,分析节点的荷载特征值、延性、耗能性能和刚度退化。结果表明:此类节点滞回曲线饱满,延性系数均大于3.48,黏滞阻尼系数均大于1.5,具有良好的抗震性能;增加牛腿长度能提高节点的初始刚度和极限荷载;增加端板厚度和设置加劲肋,节点的极限荷载和耗能性能提高,且加劲肋对薄端板的影响比厚端板显著;增大螺栓直径能提高初始刚度,但对节点承载力影响有限。

T形截面混凝土柱-混凝土砌块墙结构抗震性能试验研究

对2榀单层单跨T形截面混凝土柱-混凝土砌块墙结构和1榀钢筋混凝土T形截面柱框架在低周反复荷载作用下进行了拟静力试验研究.探讨其工作性能,破坏特征以及对其抗震性能的影响,着重分析其延性、滞回特性、骨架曲线及刚度退化等问题.研究表明:T形截面混凝土柱-混凝土砌块墙结构承载力、抗侧刚度、延性系数较空框架相比有较大幅度提高,符合结构抗震的多道设防原则,属于典型的梁铰破坏机制,可为今后类似多层多跨结构的设计及理论分析提供依据.

无粘结预应力混凝土平板-T形柱节点冲切性能试验研究

针对平板异形柱节点冲切试验很少以及现行规范没有明确规定的情况,进行了5个无粘结预应力混凝土平板T形柱节点试件和1个钢筋混凝土平板T形柱节点试件的冲切性能对比试验.阐述了无粘结预应力混凝土平板T形柱节点的冲切受力性能和破坏特征,研究了无粘结预应力钢筋应力变化特点以及抗冲切箍筋、板暗梁面筋的应力变化特点,并将其受力性能与具有相同板厚和相同板面平均配筋率的钢筋混凝土平板T形柱节点进行了对比,探讨了施加预压应力对平板异形柱节点冲切受力性能的影响.试验结果表明,与相应的钢筋混凝土平板T形柱节点试件相比,施加一定预压应力的试件具有相当的延性和较好的抗冲切受力性能;增加预压应力可提高节点的冲切承载力.最后采用ACI318—02,Eurocode2和GB50010—2002所推荐的计算公式对上述节点的冲切承载力进行了验算,提出规范公式均适用于计算平板异形柱节点冲切承载力的设计建议.

新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

基于已有的异形钢管混凝土-钢梁节点,提出并设计了带侧板连接新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点。通过拟静力加载试验,系统分析了新型T形钢管混凝土柱-钢梁节点的受力机理及抗震性能,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、承载能力等各项抗震指标。同时探讨了在低周反复荷载作用下,节点破坏特征及抗震性能。结果表明:随着荷载的增加,节点在屈服以后能够产生较强的耗能能力,具有良好的抗震性能。同时由于侧板的设置,使得塑性铰出现在钢梁上,形成梁铰破坏机制,满足建筑结构所要求的“强柱弱梁,强节点弱构件”的抗震设计。

T形钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点抗震性能试验研究

为研究T形钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点的抗震性能,取再生骨料取代率为100%,根据现行规范制作了3个节点试件模型并进行了拟静力试验。研究轴压比对节点抗震性能的影响,观察节点在加载全程中的破坏过程,分析滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、耗能能力及核心区剪切变形等抗震性能指标。结果表明:节点的破坏形态大体相似,表现为钢梁出现塑性铰的局部屈曲破坏,满足了"强柱弱梁、强节点弱杆件"的抗震设计要求;轴压比对节点的极限承载力和延性有一定影响,轴压比越大,节点的极限承载力越高,但延性和耗能能力会降低,且刚度退化越严重;节点的滞回曲线饱满、具有良好的抗震性能,可在抗震设防区及其他地区推广该类节点的使用。

T形钢管混凝土柱荷载-位移骨架曲线模型

文章采用有限元分析软件ABAQUS对T形钢管混凝土柱的抗震性能进行了数值分析,基于低周反复荷载作用下有限元计算的荷载-位移滞回曲线,得出了T形钢管混凝土柱的荷载-位移骨架曲线,通过对有限元计算结果进行回归分析,提出了T形钢管混凝土柱荷载-位移骨架曲线模型,充分考虑了轴压比、套箍系数、长细比对骨架曲线的影响,推导了模型参数(弹性阶段刚度、屈服荷载、强化阶段刚度)计算表达式,并引入修正系数η对弹性阶段刚度进行修正,最后将模型计算结果与有限元计算结果进行了对比。分析结果表明:弹性阶段刚度有限元计算值偏大,经修正误差控制在一定范围内;轴压比、套箍系数、长细比对屈服荷载和强化阶段刚度影响较大;模型计算结果与有限元计算结果吻合较好,该模型具有一定的计算精度和应用价值,可为后续研究提供参考。

无粘结PC平板-T形柱节点的反复加载试验

在6个无粘结预应力砼(PC)平板-T形柱节点试件的低周反复加载试验基础上,描述了各试件的受力过程和破坏特性,分析对比了T形柱截面参数和不平衡弯矩加载方向对该节点刚度、承载能力退化和耗能能力、变形恢复能力的影响,并对该节点的抗震性能进行了评价.研究结果表明,该节点具有较好的抗震性能,T形柱腹板长度c1 对节点的抗震性能具有决定作用.

后张无粘结PC平板-T形柱节点的试验研究(英文)

进行了6个足尺PC(预应力混凝土)平板-T形柱节点试件在竖直荷载作用下的冲切性能试验.其中,5个试件的平板中配有无粘结预应力筋,1个对比试件的平板中配普通钢筋.通过试验阐述了节点试件的破坏特征.结果表明:所有试件都产生弯曲冲切复合破坏特征;当接近极限荷载时,预应力筋的应力有较大幅度的增加,但未达到其极限强度;在保持一定的延性的条件下,平板中的预压应力可提高节点的冲切承载力和刚度.文中还根据试验结果给出了临界截面的形状和节点弯曲破坏的位置,最后采用美国ACI规范和我国规范所推荐的计算公式对上述节点的冲切承载力进行了验算.

基于修正型钢约束混凝土本构的T形配钢型钢混凝土柱静力分析

T形配钢型钢混凝土(SRC)矩形截面柱能较好地符合边柱实际非对称受力特征,具有重要的工程应用价值。考虑型钢压屈约束效应退化,修正Mander本构模型的下降段,构造约束混凝土受压本构新模型,并将修正的本构模型应用于T形配钢SRC柱的静力分析,讨论长细比和荷载偏心率对柱受力性能的影响。结果表明,修正后约束混凝土本构模型较符合型钢混凝土实际应力-应变特征;长细比的增大使T形钢由局部屈服转变为整体屈服,构件极限承载力略有降低;荷载偏心率的增大使T形配钢SRC柱由小偏心受压破坏发展为大偏心受压破坏,构件极限承载能力降低,但延性保持良好。

T形型钢混凝土柱-钢梁节点滞回特性研究

为更好地研究T形型钢混凝土(SRC)柱-钢梁构件的抗震性能,基于已有Bouc-Wen模型,结合课题组前期试验结果,对节点试件的滞回特性进行了分析,将试件骨架曲线简化为三折线形模型,通过将Bouc-Wen模型中关键参数的再次定义,建立了适用于T形SRC柱-钢梁节点的连续曲线形滞回模型。随后采用遗传算法对模型的相关参数进行识别和求解,基于回归分析方法建立了构件设计参数与滞回模型参数之间的函数关系表达式。最后,通过与试验结果的对比分析,对节点滞回模型的有效性进行了验证。结果表明:所建模型能够较好地描述T形型钢混凝土柱-钢梁节点在反复荷载作用下的滞回特性,研究结果可为该类结构抗震计算分析提供理论支撑。

T形钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗震性能非线性有限元分析

在已有试验结果的基础上,采用OpenSeeS有限元软件模拟了在低周往复荷载作用下T形钢管混凝土柱-钢梁平面框架的受力全过程,并通过对模拟结果的分析,来研究此类框架结构位移与骨架曲线的影响因素。结果表明:采用OpenSEES计算得到的滞回曲线与试验滞回曲线吻合较好;框架的水平极限承载力和弹性阶段刚度随柱截面含钢率、钢材强度、混凝土强度、柱翼缘宽度、柱腹板高度的增大而增大;框架荷载-位移骨架曲线的形状与混凝土强度、柱翼缘宽度、柱腹板高度有关;框架柱轴压比和梁柱线刚度比是影响框架骨架曲线的形状的重要因素,可以间接反映框架延性性能。

方钢管柱-H型钢梁顶底T型钢单向螺栓连接节点性能研究

对方钢管柱-H型钢梁顶底T型钢单向螺栓连接节点在单向荷载作用下的力学性能进行了有限元模拟,得到了节点的荷载-位移曲线,并对节点的荷载-位移曲线、构件的应力-应变状态进行了详细分析。研究结果表明:随荷载施加,节点受拉区T型件被拉离柱翼缘一定距离,节点最终的失效模式为受拉区T型件翼缘腹板相交处被拉断破坏,T型件是方钢管柱-H型钢梁单向螺栓连接节点的薄弱部位,在实际的工程应用中可考虑加强柱壁与T型钢翼缘的连接。

钢筋混凝土T形柱在压-弯-剪-扭复合作用下的抗压试验研究

钢筋混凝土构件在复合受力状态下承载力是互相影响的,因此复合受力研究在混凝土结构设计中一直是重要的研究课题。为了研究T形混凝土柱在压-弯-剪-扭复合受力作用下的抗压性能,对12根钢筋混凝土柱平分为4组在复合受力状态下进行了试验研究。以剪力、弯矩和扭矩为变量,讨论了在不同工况下的复合受力对钢筋混凝土柱抗压承载能力、裂缝发展及破坏模式、混凝土和纵向钢筋关键点应变的影响。根据对4组T形钢筋混凝土柱的试验分析,总结了复合受力情况下钢筋混凝土柱抗压承载能力的变化趋势。根据裂缝的破坏过程描述和破坏形态的分析,总结了偏心受压破坏模式向压弯破坏模式转折点和从受压弯破坏到受压弯扭的破坏模式转折点,并且通过比较试验和计算结果,验证了塑性损伤模型的可靠性,同时也说明了试验值的可靠性。在试验数据和已有公式的基础上,扩展了压-弯-剪-扭复合受力情况下的抗压承载能力计算公式和相互作用关系图。得出了在压-弯-剪-扭复合受力情况下不同破坏模式对应的转折点。试验结果表明:抗压承载力随着弯矩、剪力和扭矩的增大而减小。通过试验数据得到T形截面钢筋混凝土柱的抗压承载力公式,能够为复合受力的混凝土抗压承载能力计算提供参考。