基于CTM和Beam-Column Joint Element的梁柱节点核心区抗剪仿真

为研究基于CTM和Beam-Column Joint Element单元的钢筋混凝土梁柱节点核心区抗震仿真计算,本文先分析了CTM的计算原理和局限性,并对原计算模型进行调整;之后通过试验数据验证了调整前后模型的正确性,并通过参数分析得出调整前后CTM在不同参数下核心区抗剪强度的变化规律;最后通过对比理论计算与试验下核心区抗剪强度变化规律,证明调整后模型更为准确。

钢筋混凝土梁柱边节点滞回性能数值模拟

为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏结退化机制,根据损伤理论提出往复荷载作用下黏结滑移本构关系预测模型。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应力云图与试验结果的对比表明:混合强化本构能更好地描述往复荷载作用下钢筋的滞回响应,组合弹簧单元成功地反演了往复荷载作用下钢筋与混凝土的黏结退化特征,往复荷载作用下节点梁中塑性铰的发育导致梁塑性伸长,将对边节点柱造成不利影响,梁柱边节点数值模拟结果与试验结果吻合良好,为准确模拟梁柱边节点的滞回性能提供了理论基础和技术平台。

螺栓连接装配式梁柱节点抗火性能分析

目的研究一种新型螺栓连接装配式梁柱节点抗火性能,分析其高温下应力分布规律及破坏形式,为螺栓连接装配式梁柱节点抗火设计提供理论依据。方法采用ABAQUS有限元分析软件建立螺栓连接装配式梁柱节点模型,并采用顺序热力耦合方法对不同工况下螺栓连接装配式梁柱节点进行数值模拟;探讨梁端荷载比、混凝土保护层厚度以及受火方式等因素对螺栓连接装配式梁柱节点抗火性能影响。结果当混凝土保护层厚度由25 mm增加到30 mm时,节点耐火极限小幅增加;当混凝土保护层厚度由30 mm增加到35 mm时,节点耐火极限增加显著;与四面受火相比,三面受火时节点梁端位移受梁端荷载比、混凝土保护层厚度等参数的影响更明显;当梁端荷载比由0.7减小到0.5时,节点耐火极限增加了61%~68%;当混凝土保护层厚度由25 mm增加到35 mm时,节点耐火极限增加了10%~20%。结论节点耐火极限主要受节点区域内梁构件耐火极限影响;当梁端荷载比增加时,节点耐火极限减小;三面受火时节点耐火极限明显大于四面受火时节点耐火极限,故对梁上表面进行隔火处理可大幅度提升节点的耐火极限。

高强螺栓工字钢连接混凝土梁柱节点的抗震性能研究

目的提出一种以高强螺栓工字钢连接混凝土梁柱节点的连接方法,研究该节点抗震性能,为工程设计提供依据。方法采用ABAQUS有限元软件模拟节点的受力过程,研究后浇混凝土强度、节点区长度、工字钢翼缘厚度等参数对节点抗震性能的影响。结果与现浇结构相比,新型节点承载能力更高,其屈服荷载和峰值荷载相较于现浇试件的屈服荷载和峰值荷载分别提升2.08倍和2.64倍;提高后浇混凝土强度等级、增加节点区的长度对承载能力影响较小;提高工字钢翼缘厚度、工字钢屈服强度,节点的承载能力提高较明显。结论采用高强螺栓工字钢连接混凝土梁柱节点的连接结构满足承载力要求,且工字钢翼缘厚度、工字钢屈服强度对结构的承载能力影响较大。

钢管混凝土扁柱-钢梁节点抗震性能有限元分析

为避免钢框架结构中梁柱节点凸出墙体,文章提出一种钢管混凝土扁柱与钢梁节点,采用ABAQUS有限元模拟软件建立4个不同连接位置的钢管混凝土扁柱-钢梁节点的有限元模型,分析节点在低周往复荷载下的破坏模式和抗震性能;结果表明,所提出的节点构造可以实现梁柱刚性连接,所有节点均发生梁铰破坏,抗震性能和耗能能力良好。进一步研究轴压比、竖向隔板厚度和连接构造对节点抗震性能的影响规律,结果表明:随着轴压比的提高,柱端峰值承载力随之下降;减小柱内竖向内隔板的厚度会导致柱端承载力的降低;将盖板连接改为竖向加劲肋连接后,能有效缓解节点处柱壁的应力集中现象。

翼缘连接板削弱型上焊下栓钢梁柱节点抗震性能有限元分析

分析不同参数对节点抗震性能的影响,为梁柱翼缘连接板削弱型上焊下栓钢结构梁柱节点的设计提供参考。通过改变下翼缘连接板削弱区长度和框架梁截面形状,设计7组算例,利用有限元软件ABAQUS对翼缘连接板削弱型上焊下栓钢梁柱节点进行有限元分析,研究其破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、最大承载力和螺栓孔径变化率。有限元分析结果表明:下翼缘连接板削弱长度过短无法达到塑性铰外移的目的,削弱长度过长则会导致严重的平面外屈曲;梁全截面削弱组的抗震性能优于半截面削弱组与无变化组。翼缘连接板削弱型上焊下栓钢梁柱节点能有效利用翼缘连接板削弱区的塑性变形、拼接区螺栓的滑移、螺栓杆与孔壁的挤压,以及板件的摩擦来实现耗能。

预制混凝土管组合柱-钢梁节点抗震性能有限元分析

针对采用不同加强形式的预制混凝土管组合柱-钢梁节点,通过建立精细化有限元模型,对节点的抗震性能进行了分析,研究了不同加强形式对节点抗震性能和承载力的影响。通过有限元参数化分析,研究了轴压比、钢梁翼缘加强宽度和加强长度对节点承载力的影响。分析结果表明:随着轴压比的增加,节点峰值荷载增幅在4%以内,轴压比对节点承载力影响较小;节点采取钢梁翼缘加强宽度后,峰值承载力提高约20%,节点钢梁翼缘加强宽度大于75mm后,增加加强宽度对节点峰值承载力的影响较小;钢梁翼缘加强长度对节点峰值承载力提升的效果有限,建议加强长度取翼缘宽度的1.7倍左右。

改进后预制钢-混凝土梁柱节点抗震性能分析

为了研究改进后预制组合梁柱节点的抗震性能,在验证数值模拟准确性的前提下,基于有限元软件ABAQUS建立了11个节点模型,分析各参数变化对节点抗震性能的影响规律.结果表明,各试件在低周往复荷载作用下的滞回曲线都比较饱满,等效黏滞阻尼系数在0.266~0.362范围之内,新型预制节点具有良好的耗能性能;新型预制节点的承载力和延性系数分别比传统形式预制节点高5.4%和12.8%,并且其刚度退化能力以及能量耗散能力也优于传统形式预制组合节点;钢梁和钢接头强度的增加可以提高试件在荷载作用下的变形能力,但是对于提升试件承载力、刚度退化和强度退化能力的影响很小;钢接头埋置长度和预制梁内纵筋强度的增加能延缓试件的刚度退化和强度退化的速度,提升试件的承载能力和耗能能力.综合考虑,钢接头埋置长度至少应为200 mm,同时预制梁内纵筋强度等级应高于HRB335,以保证节点有良好的变形性能.

某外形收进超高层结构斜柱钢环梁节点有限元分析

针对某外形收进的超高层钢管混凝土斜柱节点,基于对斜柱区域内力传递路径的分析,按照钢环梁节点构造的方式对斜柱底部节点进行了设计。通过ABAQUS建立节点的有限元模型,根据结构整体计算结果施加荷载,对相贯节点的应力、破坏模式进行研究。分析结果表明:本工程斜柱钢环梁节点在设计荷载作用下基本处于弹性状态,满足抗震性能设计要求。斜柱节点在相贯处混凝土出现了应力集中,同类工程中若出现更大的设计荷载可考虑对此处采取加厚钢板等构造加强措施。

钢筋混凝土结构梁柱节点滞回性能对比分析

为验证装配式强化梁柱节点与传统梁柱节点在受力和抗震性能方面的区别,借助ABAQUS的非线性分析功能分别建立了传统梁柱节点和装配式强化梁柱节点有限元模型,选择了合理的参数,分析了二者的破坏形态和滞回性能。结果表明:在相同荷载作用下,传统梁柱节点模型中的部分钢筋已发生破坏,强化梁柱节点中的钢筋未破坏,只部分钢筋进入塑性变形阶段,且通过滞回曲线对比显示:强化梁柱节点曲线的包络面积明显大于传统梁柱节点,说明了装配式强化梁柱节点的耗能能力更好。装配式强化梁柱节点设计的刚度、承载力和耗能能力均优于传统梁柱节点。

玻璃纤维加强型胶合木梁柱植筋节点受力性能研究

针对胶合木梁柱纯植筋节点的延性及耗能不足问题,提出采用玻璃纤维增强复合材料(GFRP)的加强型梁柱植筋节点,以使植筋有效发挥作用,改善节点受力性能。运用ABAQUS软件分析了纤维布粘贴方式、层数对植筋节点受力性能的影响,确立合理的粘贴方案后,采用试验与数值模拟相结合的方式,对比分析有、无加强型胶合木梁柱植筋节点在低周往复荷载作用下的破坏形态及滞回性能。结果表明:玻璃纤维增强复合材料对节点的加强效果明显,节点延性和耗能均得到有效改善;但在保证植筋节点承载力达到预期目标的情况下,有必要根据设计承载力要求合理控制GFRP的粘贴层数,以避免浪费。

基于螺栓连接的装配式钢筋混凝土梁柱节点抗震性能研究

为研究装配式混凝土框架节点的抗震性能,提出一种基于局部钢套筒与混凝土组合结构形式的梁柱节点,通过螺栓来实现构件间的可靠连接,对其进行了拟静力试验研究,在试验研究的基础上通过ABAQUS软件对结构节点在低周往复加载作用下进行数值分析,并与试验数据进行对比,验证有限元分析的合理性。并采用所建模型增加影响参数范围,分析了相同轴压比下梁纵筋配筋率、端板厚度、加劲肋设置以及螺栓数量对试件的刚度、屈服荷载和极限荷载、耗能等性能的影响。研究结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合较好;纵筋配筋率增加时,节点的承载力、刚度显著提高,但延性和耗能能力降低;通过设置加劲肋,节点的极限承载力、延性、等效黏滞阻尼系数均提高;合理的选择端板厚度,可以使梁内钢筋、预埋的端板和混凝土协同工作,增强节点抗震性能;减少一定数量的螺栓,构件仍能保持可靠连接。

全栓接蜂窝梁柱端板连接空间节点梁铰机制有限元分析

目的提出一种全栓接蜂窝梁柱端板连接空间节点并探究节点强弱轴向蜂窝梁成铰机制的影响因素及梁铰发展规律,为工程应用提供参考。方法在验证ABAQUS模型精确度良好的基础上,建立36个蜂窝梁柱端板连接空间节点模型,分析连接刚度(端板厚度)、蜂窝梁节点转动贡献率(开孔率、开孔位置)对节点力学性能及破坏形式的影响,基于等效T型件法及组件法分析了弱轴向节点组件的节点转动贡献率。结果柱弱轴向弯曲变形及环端板对柱翼缘的约束使强轴向端板的抗弯承载能力降低,连接刚度及蜂窝梁节点转动贡献率足够时,强弱轴向最终均可形成梁铰机制,并具备良好的承载能力。结论强弱轴向端板厚度分别宜大于t_(cf)(柱翼缘厚度)与0.75 t_(cf),建议强弱轴向蜂窝梁开孔率分别为60%~65%和65%~70%,蜂窝梁节点转动贡献率可作为节点破坏模式的识别指标,并给出相应的计算方法。

用角钢外传力的钢管柱框架节点性能分析

实际工程施工中,钢管柱标高定位的错误时有发生,导致柱内隔板与柱外梁截面错位,使得内隔板失效,柱壁直接承受梁端传来的拉压力和剪力,节点性能急剧下降。针对实际工程柱标高错误的情况,利用有限元软件ABAQUS建立16个四等高梁钢管柱-钢梁框架加固型节点模型进行对比。通过对荷载-位移曲线、Mises路径应力分布及柱外壁路径变形的分析,讨论角钢传力件不同参数对钢框架节点工作性能的影响。结果表明:在一定范围内角钢边厚和变宽的增加以及棱角间距的减小可以明显改善节点性能,超出范围改善则不明显。角钢传力件参数建议取值为:梁翼缘厚度为边厚,0.8倍的梁翼缘宽度为边宽,棱角间距取为梁翼缘厚度。依此可显著提高框架节点的承载能力,明显降低梁柱交接焊缝处应力,有效地约束节点柱壁处的凹凸变形,塑性铰外移,从而使节点在承受荷载时不会首先破坏,实现了强节点弱构件的目的。

新型装配式槽钢连接节点有限元分析

针对焊接节点易出现脆性破坏的问题,提出一种钢管混凝土柱-H型钢梁槽钢连接节点。对6个试件进行Abaqus有限元分析,模拟分析节点在低周反复荷载下的抗震性能。结果表明,轴压比增大会增强节点的耗能能力,轴压比为0.4时节点的耗能能力最好;翼缘连接板厚度增加会增加节点的承载力和耗能能力,最优的翼缘连接板厚度为10 mm。

燕尾榫梁柱节点有限元分析及弯矩-转角关系研究

为研究传统榫卯连接方式应用于现代木结构的可行性,设计包含榫头、卯口、塞木和木楔片的燕尾榫梁柱节点,利用ABAQUS软件分析杉木燕尾榫梁柱节点的破坏模式、应力发展和弯矩-转角关系。通过分析梁柱节点受力机理,建立榫头四个挤压区域的几何、物理和平衡关系,推导初始刚度和极限弯矩的表达式,提出基于幂函数模型的燕尾榫梁柱节点弯矩-转角关系公式。验算结果表明,该公式计算的节点初始刚度、极限弯矩,与有限元分析结果仅相差6.46%、2.09%,可用于预测燕尾榫梁柱节点的极限承载力。

某不规则钢框架结构及其梁-柱节点分析

介绍了一栋不规则2层钢框架结构体系,该项目基于建筑要求,钢框架梁、柱要求全部采用圆钢管型截面。由于实际工程中框架梁、柱截面全部采用圆管型截面的钢框架结构研究与应用较少,故为满足设计的需要,并确保结构体系的安全及可靠,在设计过程中对该结构体系及节点进行了一些分析与研究,以解决设计中的难点所在。分析结果表明,经过周到合理的分析,并配以恰当的构造措施,圆管型框架梁完全可运用到钢框架结构设计当中,圆管型截面的钢框架梁-柱节点具有良好的抗震性能。结构设计中若判断构件以受弯为主,箱形或工字型截面有较好的经济性。

悬挑钢梁柱内预设型钢连接节点的承载性能分析

以钢雨篷悬挑钢梁为研究对象,通过多尺度有限元建立悬挑钢梁柱内预设型钢的连接节点分析模型,分析其承载性能和变形特性,并比较了柱内型钢两端高度对节点承载特性的影响。先通过单根悬臂梁的壳单元模型、梁单元模型和多尺度模型,验证了MPC多点约束连接模拟界面两侧不同尺度模型结点耦合关系的有效性。悬挑端竖向变形和根部等效应力的计算结果表明,柱内预设型钢的节点连接方式对悬挑钢梁的约束作用接近刚接。最大等效应力出现在型钢梁与混凝土柱相接范围内的下翼缘,柱内竖向型钢的最大应力则出现在与型钢梁下翼缘相邻的局部范围,横向加劲板外侧两端型钢的应力水平较低;竖向型钢翼缘与混凝土之间的最大挤压应力随着型钢高度的增大而逐渐向节点区靠近,并非都出现在翼缘端部,且数值随之减小,增加两端型钢长度,并不能显著提高节点对悬挑梁的约束作用。

钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点受力性能分析

提出了一种新型开大孔的穿筋式梁柱节点,采用通用有限元软件ABAQUS对其进行柱顶竖向加载、梁端单调加载和循环加载作用下的受力性能分析;结果表明,该节点受力性能良好,满足“强节点弱构件”的抗震设计要求。以单调加载为基础,研究了轴压比、节点核芯区钢管壁厚和核芯混凝土强度对节点受力的影响;对比分析表明:节点核芯区钢管壁厚和轴压比对节点承载力影响较大,核芯混凝土强度则对节点承载力影响较小。本文提出的新型开大孔的穿筋式梁柱节点设计与研究成果可供类似项目参考。

基于有限元的预应力混凝土梁柱节点搭接方式优化分析

随着我国建筑工业化的发展,装配式梁柱节点的连接形式和性能是目前施工设计中的关键问题。本文提出了新建装配式混凝土梁柱节点有限元力学分析模型,应用其对现浇接头和测试节点进行数值模拟,并基于梁柱半刚性节点的破坏机理,对半刚性节点进行应力分析得出,有限元仿真结果精度高,能较好地反映构件的性能。该方法为全装配式混凝土框架结构体系的理论研究和应用奠定坚实的基础,具有十分重要的社会经济意义和良好的应用前景。