非对称加强与狗骨式削弱型钢框架节点抗震性能数值模拟

为有效防止梁柱节点处发生脆性破坏并提高节点抗震性能,提出一种非对称加强与狗骨式削弱型钢框架节点。以边柱节点为例,利用ABAQUS有限元软件对非对称加强与狗骨式削弱型节点、非对称加强型节点、狗骨式削弱型节点和普通型节点共4个节点模型进行抗震性能对比分析,研究了节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等方面的区别。研究表明:非对称加强与狗骨式削弱型节点能够有效实现塑性铰外移,防止节点发生脆性破坏,同时不仅能够提高节点的耗能能力和延性,还可以保持较好的承载能力。

带狗骨式削弱梁段的装配式梁柱节点抗震性能研究

为了防止梁柱节点脆性破坏以及提高梁柱节点的震后快速修复能力,提出一种在地震作用下损伤可控之后可被快速修复的带狗骨式削弱梁段的装配式梁柱节点。为研究该节点的抗震性能与修复能力,对修复试件在内的4个节点试件进行了拟静力试验,通过观测与分析得到了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、应变分布、位移延性系数等抗震性能指标并对其进行了对比研究。结果表明:与栓焊连接节点和传统骨式削弱节点相比,新型节点具有更高的承载能力、耗能能力与节点转动能力;新型节点在地震作用下能够有效地转移塑性铰,防止脆性破坏;通过更换骨式削弱耗能梁段实现震后节点功能快速被修复的方案是可行的,且修复后的节点承载力与抗震性能仍维持在较高水平。

装配式损伤可控钢质铰滞回性能研究

为提高装配式梁柱节点的滞回性能,实现其损伤破坏区域的可控制性,提出一种装配式损伤可控钢质铰,钢质铰中设置狗骨式上下翼缘,使塑性铰外移远离节点核心区。设计两种不同构造形式的装配式损伤可控钢质铰,通过低周往复荷载试验与有限元参数分析,考察损伤可控钢质铰的滞回性能与损伤可控性能。结果表明,损伤可控钢质铰的塑性累积耗能发生在翼缘狗骨削弱区域,翼缘非削弱区域未屈服;损伤可控钢质铰的滞回曲线较为饱满,具有稳定的滞回性能和良好的耗能能力,两种钢质铰的延性系数都在7.0以上,等效黏滞阻尼系数都达到0.5以上,且强度无明显的退化;D字型钢质铰的滞回性能优于T字形钢质铰。L/b_(f)、b/L和c/b_(f)的变化对翼缘狗骨削弱型钢质铰的初始刚度影响较小,峰值承载力随着L/b_(f)、b/L和c/b_(f)的增大而减小,且c/b_(f)对峰值荷载的影响较为明显。

型钢翼缘狗骨式削弱在型钢混凝土节点的作用

为了防止地震时型钢混凝土节点核心区发生剪切破坏以及梁柱连接焊缝发生脆性断裂,提出对型钢混凝土节点核心区附近梁端型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并系统研究翼缘削弱对提高型钢混凝土节点抗震性能的作用.研究表明,由于在梁端型钢翼缘采取狗骨式削弱,不仅能够将塑性铰控制在梁型钢削弱的位置,从而有效地降低了节点核心区所受的剪力以及梁柱连接焊缝的应力;而且能够改善节点塑性铰区的转动能力和抗剪性能,提高节点的延性和耗能能力.

低周反复循环荷载作用下装配整体式钢骨混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过对2组、每组2个足尺寸节点试件进行的低周反复循环荷载试验,研究了装配整体式钢骨混凝土框架节点的抗震性能;其中第一组试件为按“弱节点”设计的中节点,第二组试件为按“强节点”设计的边节点,且对第二组的1个试件的节点核心区附近框架梁H型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱的构造措施.试验结果表明:在相同轴压比的条件下,2组试件均有较好的延性,且第二组试件的耗能能力明显高于第一组试件;对节点核心区附近框架梁H型钢翼缘采取狗骨式削弱,能够将框架梁的塑性铰从梁端根部转移到削弱部位,从而有效地提高节点的抗震性能.节点核心部分和梁拼接部位的型钢腹板采用高强螺栓连接、钢筋采用套管连接的构造方式是安全的.

梁端塑性铰外移的型钢混凝土节点的抗震性能

通过对两个足尺节点试件的低周反复荷载试验,研究了梁端塑性铰外移的型钢混凝土节点的抗震性能.试件按“强节点”原则进行设计,对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并适当增加梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位的纵向钢筋的配筋量.试验结果表明:两个节点试件的位移延性系数在5.27以上,均符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,两个试件的等效粘滞阻尼系数均超过0.30,耗能能力强.理论分析表明:在型钢混凝土节点中采用塑性铰外移的构造措施,不仅能够降低节点核心区所受的剪力以及梁柱连接焊缝的应力,而且能够增强节点试件在塑性铰区的转动能力和抗剪性能,从而提高节点的延性和耗能能力.

装配式梁翼缘侧板加强-狗骨式削弱节点滞回性能及变参研究

提出一种新型装配式梁翼缘侧板加强-狗骨式削弱节点,利用有限元软件ABAQUS对其进行静力和拟静力加载分析;在此基础上对该新型节点进行系列参数分析,设计了端板厚度t d、梯形侧板末端斜边在梁长度方向的尺寸lt、削弱区削弱深度c共3个变参数系列试件,探究各参数对节点滞回性能的影响,并给出设计参考建议。结果表明:在静力加载过程中,节点在梁端削弱区产生大量塑性变形,形成塑性铰破坏,该种破坏形式属延性破坏;在拟静力加载过程中,节点滞回曲线饱满,表现出良好的耗能能力;端板厚度t d对节点滞回性能影响较大,对塑性铰的形成位置起决定作用,建议端板厚度td的取值为tf≤td≤1.5tf(tf为柱翼缘厚度);梯形侧板末端倾斜角度lt对节点的承载能力和耗能性能有较大影响,建议倾斜角度的正切值取值为0.27≤tan(θ)≤0.59(θ为侧板末端角度);削弱区削弱深度c影响着节点的承载力和延性系数等多项指标,削弱深度的取值应该综合考虑承载力和耗能能力2种性能的影响,建议削弱深度的取值为0.18bf≤c≤0.25bf(b f为梁翼缘宽度)。

反对称犬骨状连接试件的应力分析及寿命研究

对反对称犬骨状连接试件进行疲劳试验,并通过有限元分析,研究孔周应力分布,验证基于应力应变的多轴疲劳预测模型。试验和有限元分析表明,疲劳裂纹一般首先在双犬骨板交界处附近的螺钉孔形成;沉头螺钉连接,使得应力峰值偏向两板交界处;基于应力应变的多轴疲劳寿命预测模型估计试件的疲劳寿命误差为14.5%。

反对称双犬骨螺栓连接强度可靠性仿真

为了确定反对称双犬骨螺栓连接件结构破坏起始位置和静强度可靠性。采用ABAQUS有限元软件建立连接件模型,分析紧固孔孔周应力分布;根据有限元计算结果,采用改进均值法和响应面法进行静强度可靠性仿真,同时对仿真结果进行比较。

带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点设计方法研究

提出一种带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点,节点由预制梁、预制柱、翼缘狗骨削弱钢质铰和钢管约束核心区等构件组成,可实现装配式钢筋混凝土节点的塑性铰外移和损伤可控。提出两种类型翼缘狗骨削弱钢质铰,分别为T字型翼缘狗骨削弱钢质铰、工字型翼缘狗骨削弱钢质铰。通过研究翼缘狗骨削弱钢质铰力学参数,带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点的设计,销轴连接件连接设计,螺栓验算和焊缝验算等,提出了带翼缘狗骨削弱钢质铰的新型装配式节点设计方法,可为该类型装配式节点的研究提供理论参考。

装配整体式型钢混凝土框架节点抗震性能研究

本文通过对2组、每组2个足尺节点试件的低周反复荷载试验和分析,研究了装配整体式型钢混凝土框架节点的抗震性能,其中第一组试件为按'弱节点'设计的中节点,第二组试件为按 '强节点'设计的边节点,且对第二组的1个试件的节点核心区附近梁端工字钢的上、下翼缘采取狗骨形削弱的构造措施.试验结果表明:4个节点试件的位移延性系数为5.1～7.27,均符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,4个试件的等效粘滞阻尼系数为0.19～0.34,耗能能力强.理论分析表明:在相同轴压比的条件下,两组试件均有较好的延性,且第二组试件的耗能能力明显高于第一组试件;对节点附近梁端工字钢翼缘采取狗骨形削弱,能够将框架梁的塑性铰从梁端根部转移到削弱部位,从而有效地提高节点的抗震性能.

带狗骨削弱盖板的自复位预应力梁柱节点静力性能研究

基于控制损伤的思想,提出了一种带狗骨削弱盖板的自复位预应力钢框架梁柱节点,其构造由带悬臂梁段的圆钢管柱、结构梁段、狗骨削弱盖板、预应力拉索以及高强螺栓群组成,可实现现场快速装配。通过控制狗骨削弱盖板厚度以及预应力拉索初始预拉力大小等参数,研究节点的耗能性能以及震后修复情况,寻求合理的影响因素。对4个新型自复位预应力梁柱节点算例进行了数值模拟分析,获得了节点的荷载-位移曲线、应力分布曲线以及预应力拉索索力变化曲线等数据,分析节点狗骨削弱盖板厚度以及拉索初始预拉力大小对节点复位能力的影响规律。研究表明:在达到预期自复位效果的前提下,具有狗骨削弱盖板的节点相比于无翼缘盖板的节点具有更好的耗能能力,可有效降低结构的塑性损伤,确保梁柱等主体构件不发生破坏;同时,狗骨削弱盖板厚度与拉索初始预拉力大小的不同组合关系,将会影响节点的复位模式。

可恢复功能装配式开洞槽钢梁柱节点力学性能及受力机理研究

震后可恢复功能的关键是保证震后节点的主要部件不发生塑性变形,只需要更换局部构件即可恢复节点的受力性能。基于此,提出了一种新型的可恢复功能装配式钢结构开洞槽钢梁柱节点,节点通过翼缘盖板连接悬臂梁段和开洞槽钢组合梁段,在对悬臂梁段加强的同时将翼缘盖板进行了狗骨式削弱处理,将塑性铰转移到可更换的翼缘盖板上。对5个不同参数的节点算例进行了有限元模拟,主要考察了翼缘盖板厚度、中间螺栓间距、狗骨削弱段宽度和单侧螺栓数量等参数变化对节点受力性能和可恢复功能的影响,获得了各节点算例的荷载-位移曲线、节点破坏模式、相对滑移曲线、应力曲线等。研究结果表明:这种新型的可恢复功能装配式钢结构开洞槽钢节点具有良好的承载能力,能够实现震后可恢复功能要求;翼缘盖板狗骨式设计可很好地实现节点损伤控制;翼缘盖板的厚度主要影响节点的屈服荷载及峰值承载力;翼缘盖板中间螺栓间距大小不会影响节点的屈服荷载,但会影响节点的峰值承载力。

复合承载型自复位梁柱节点有限元研究

基于损伤控制思想,提出一种复合承载型自复位梁柱节点,该节点通过高强预应力钢索为结构提供预拉力,使结构在地震作用下可以实现自复位,通过震后更换设置在节点上的狗骨削弱盖板,可实现结构震后可修复。利用有限元软件对5个节点模型进行有限元模拟,通过改变高强预应力拉索的初始索力和狗骨削弱盖板的厚度来研究两者对节点承载能力、耗能能力、自复位能力和震后修复能力的影响,获得了5组模型的荷载-位移曲线、索力变化曲线以及应力分布形态。研究表明:在保证模型实现自复位的前提下,无狗骨削弱盖板的构件塑性损伤较严重,带狗骨削弱盖板的构件可以有效降低节点主体构件的塑性损伤,增加狗骨削弱盖板的厚度和提高索力均可提高节点模型的承载能力和耗能能力,但增加狗骨削弱盖板厚度的作用更明显。

翼缘削弱的型钢混凝土节点试验与有限元分析

通过对1个足尺寸节点试件的低周反复荷载试验和分析,研究了翼缘削弱的型钢混凝土节点的抗震性能。试件按"强节点"设计且对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱并适当增加梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位纵向钢筋的配筋量。试验结果表明:节点试件的位移延性系数为5.88,符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,试件的等效粘滞阻尼系数为0.34,耗能能力强。有限元分析表明:在型钢混凝土节点中采用这种构造措施,能够把塑性铰控制在梁型钢翼缘削弱的位置,从而降低节点核心区所受的剪力以及梁柱连接焊缝的应力。翼缘削弱的型钢混凝土节点数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明所建立的型钢混凝土节点数值模拟技术合理,可用于对型钢混凝土节点受力性能进行深入研究。