蜂窝轻钢门式刚架受力性能研究

提出了蜂窝构件组成的轻钢门式刚架,并利用有限元软件ANSYS建模进行数值模拟分析,研究了蜂窝门式刚架的受力破坏过程、应力分布规律,并与扩张前的原实腹门式刚架的屈服荷载、极限荷载、梁跨中挠度等进行了对比分析。研究表明:扩张后的蜂窝轻钢门式刚架与原实腹门式刚架的破坏形式不同,前者的承载力及刚度比后者有大幅度提高。

蜂窝轻钢门式刚架静力性能试验研究

为了研究蜂窝轻钢门式刚架在静力荷载作用下的受力性能,对3榀蜂窝轻钢门式刚架试件进行了竖向荷载作用下的静力试验,以揭示该新型结构的应力发展规律、典型孔口及截面的应力分布、破坏机理。试验研究结果表明:试件破坏时梁柱多处孔周边达到屈服,孔间"墩"处鼓曲变形,导致刚架失去承载力;刚架绝大部分典型截面基本符合平截面假定;构件开孔率对承载力及刚度有明显影响,开孔率越大,承载力越低,刚度越小。圆形开孔形式优于六边形开孔形式。

蜂窝轻型门式刚架固有频率的数值模拟与分析

为了进一步研究蜂窝轻型门式刚架的抗震性能,对该新型结构固有频率的理论计算公式进行推导,利用有限元ABAQUS建立数值模型,对不同扩张比、不同跨度的六边形蜂窝轻型门式刚架进行数值模拟,分析扩张比和跨度对蜂窝轻型门式刚架固有频率的影响规律,同时将蜂窝轻型门式刚架与同截面实腹刚架、扩张前实腹刚架的固有频率进行对比分析。经对比分析得知:在一定扩张比条件下,蜂窝轻型门式刚架固有频率要高于扩张前实腹刚架;当跨度相同时,一定扩张比的蜂窝轻型门式刚架固有频率要高于同截面实腹刚架。对于蜂窝轻型门式刚架和同截面实腹刚架,随着跨度的增大,两者频率逐渐减小并且趋于一致。

梁不同扩张比蜂窝门式刚架抗震性能分析

通过设置蜂窝门式刚架梁不同扩张比,采用ABAQUS有限元软件模拟分析梁扩张比对蜂窝门式刚架整体抗震性能的影响。研究了蜂窝门式刚架在水平循环荷载作用下的破坏规律,对比分析了各个模型的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性和耗能能力。研究结果表明:蜂窝门式刚架较原实腹刚架屈服荷载提高了15.2%~33.3%,极限荷载提高了9.2%~28.5%;梁扩张比小于1.45时,扩张比越大承载力越高,扩张比超过1.45时,随扩张比越大承载力下降;扩张比在1.3~1.4范围内蜂窝门式刚架整体受力较为合理。

蜂窝轻钢门式刚架节点抗震性能试验研究

为了研究蜂窝轻钢门式刚架节点的抗震性能,对该类新型节点进行了循环反复荷载试验。共设计4个蜂窝式节点和1个原型钢实腹式节点,考虑了节点连接形式、节点域加劲肋的设置和开孔中心至节点域距离三个变化参数对结构的影响。通过试验得到该类新型节点的破坏特征、荷载-位移曲线以及节点承载力,分析节点的耗能能力、延性、刚度退化等结构性能与变化参数的关系。试验研究表明:与原型钢实腹式节点相比,蜂窝式节点具有承载力高,刚度大的优点,但是耗能能力相对较弱;蜂窝式节点的耗能性能与节点的连接方式以及开孔中心至节点域的距离有关,而节点域加劲肋对节点抗震性能的影响不大。

蜂窝轻钢门式刚架抗震性能试验研究

为了研究蜂窝轻钢门式刚架的抗震性能,对该类新型结构进行了低周反复荷载试验研究。设计两个蜂窝轻钢门式刚架试件进行试验,考虑了开孔形式、开孔率和节点域加劲肋三种参数对结构性能的影响。通过试验得到该类结构的破坏形态、荷载-位移曲线以及承载力等重要数据,分析结构的耗能能力、延性、刚度退化等结构性能与变化参数的关系。试验研究表明:蜂窝轻钢门式刚架在加载远端节点附近梁、柱上的蜂窝孔处形成塑性铰而发生破坏,具有良好的延性性能;蜂窝轻钢门式刚架的耗能能力小于普通门式刚架,且圆形开孔形式的蜂窝轻钢门式刚架的抗震性能比六边形开孔形式的好;随着蜂窝钢构件腹板开孔率的增大,结构的刚度和极限承载力有所降低;节点域受力较小,设计时只需按常规的节点处理即可,节点域无需设置加劲肋。研究结果可为蜂窝轻钢门式刚架的进一步研究和推广应用提供参考。