蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点抗震性能研究

目的 提出一种蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点,探究节点抗震性能及不同因素对其影响规律,为相关设计提供借鉴。方法 理论分析蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点传力机制,建立并验证蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点ABAQUS模型,研究端板厚度、开孔率对节点初始转动刚度、承载能力、耗能能力、延性、刚度退化及破坏形式影响规律。结果 蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点弯矩最终由柱腹板与正向端板抗弯、柱翼缘与侧向端板抗剪承担;剪力最终由高强摩擦型螺栓连接面间摩擦力承担;端板厚度及开孔率越大,节点耗能进入蜂窝梁耗能阶段越早,连接刚度足够时节点抗震性能主要取决于蜂窝梁。结论 提出了蜂窝梁H型柱绕弱轴向端板连接节点弯矩路径传递分配系数计算方法,建议节点端板厚度应大于1倍柱翼缘厚度,开孔率取值为60%~65%。

柱端盖板型滑移摩擦节点分层装配钢框架滞回性能研究

分层装配式钢框架是一种能充分体现快速装配性的新型结构形式。基于低损伤抗震概念,针对柱端盖板型滑移摩擦节点(CPSFJ)分层装配式钢框架的滞回性能进行了试验研究和数值分析。研究发现,通过在柱端设置CPSFJ,可以有效实现在大震作用下以滑移摩擦耗能代替结构构件的塑性损伤耗能,进而保护结构主体构件免受损伤。试验结果表明,该结构体系在低周往复加载下,滞回曲线呈现出饱满的弓形,且骨架曲线表现为三段式平顶型,显示出良好的能量耗散能力和稳定的滞回性能。为解决梁端局部刚度不足的问题,提出了梁端加劲肋布置改进方案,能显著改善梁端应力集中现象,降低塑性损伤的可能性。本研究为分层装配式钢框架结构设计提供了新的抗震耗能方案,具有重要的理论意义和应用价值。

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。

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。

带可更换梁段钢框架端板式梁柱节点初始转动刚度计算模型

带可更换梁段的钢框架端板式梁柱节点(RSFEBJ)是一种地震失效后可更换和修复的新型节点,该RSFEBJ与柱和梁端均采用端板式连接。通过组件法来研究RSFEBJ的初始转动刚度,综合考虑了柱腹板拉、压、剪变形及翼缘弯曲变形、梁柱端板受弯变形、连接端板(1、2)拉压及弯曲变形、梁腹板受剪及螺栓受拉变形对其的影响,建立了简化的弹簧模型,并在此基础上提出各组件的刚度计算公式。通过与课题组已开展的不同削弱形式下的RSFEBJ抗震性能有限元分析结果对比,理论值与有限元值之比均值为0.98,标准差为0.07,二者最大误差小于15%,表明公式具有较好的计算精度。最后开展了节点初始转动刚度的影响因素分析,结论表明:增大梁柱和连接端板厚度是提高节点初始转动刚度的有效手段。

一种新型全装配柱座式节点力学性能的数值分析与设计方法

提出一种方钢管柱与H型钢梁连接的柱座式全装配节点,在梁柱交汇处形成节点中心,由法兰盘连接上下柱,由端板连接钢梁。通过改变节点的端板厚度、螺栓直径和法兰盘与加劲板的开孔直径等参数,采用ABAQUS软件对4组节点试件进行了有限元数值分析,在单调加载制度下研究了各节点的极限承载能力与变形破坏模式,分析了参数改变对节点性能的影响;通过对节点进行往复加载获取节点的滞回曲线、骨架曲线,分析其耗能性能、延性性能及刚度退化等抗震性能。研究结果表明:该节点具备良好的抗震性能和耗能能力,端板厚度与螺栓直径对节点承载力有较为显著的影响,节点设计时合理选取参数可在保证节点承载性能的同时,充分发挥其耗能性能以确保梁柱等主要构件不发生塑性破坏。

箱形节点域不锈钢端板连接梁柱弱轴节点受力性能

为了探究不锈钢弱轴节点的静力性能和抗震性能,设计并加工了4个端板连接不锈钢梁柱弱轴节点试件,包括奥氏体型和双相型两种不锈钢牌号试件各两个,且均设置了箱形节点域进行加强。对节点试件分别开展单调静力和低周反复加载试验,得到了节点的整体受力性能和局部受力特征,包括节点在单调静力和低周反复荷载作用下的失效破坏形态、荷载-位移曲线和螺栓力发展过程,以及节点在低周反复荷载作用下的刚度、强度退化和耗能能力。结果表明:在静力和循环荷载作用下,节点的最终破坏形态为柱子蒙皮板与柱翼缘的对接焊缝出现断裂,奥氏体型不锈钢节点的初始刚度约为双相型不锈钢节点的90%,塑性承载力约为双相型不锈钢节点的60%~70%;节点在循环荷载作用下,滞回曲线较为饱满,无明显捏拢现象,出现了刚度和强度退化,奥氏体型不锈钢节点的累积耗能约为双相型不锈钢节点的3倍。设置箱形节点域之后,弱轴端板连接节点受力性能对焊缝质量要求更高,焊缝的提前断裂导致不锈钢材的优良延性未能充分发挥。采用有限元软件ABAQUS建立了精细数值模型对试验节点的受力性能进行模拟,并基于试验结果验证了所建立模型的准确性。得到的试验结果和建立的有限元模型可为后续箱形节点域不锈钢弱轴节点受力性能研究提供参考。

采用BP-ANN模型的梁柱平齐端板连接节点极限抗弯承载力预测研究

筛选文献中报道的143组试验数据,采用误差反向传播人工神经网络(BP-ANN)建立和训练了1个2层BP-ANN模型,对梁柱平齐端板连接节点的极限抗弯承载力进行了预测。该模型利用20个组件特征参数作为输入,以极限抗弯承载力作为输出。通过与传统机器学习算法预测结果对比,验证了方法和模型的有效性,并依据模型推导出一个实用简化的极限抗弯承载力数学表达式。统计分析结果显示:经过训练的BP-ANN模型,在测试集上的平均绝对百分比误差(MAPE)为5.28%,均方误差(MSE)为5.79×10^(-4)。另外,对特征参数进行敏感性分析,得到了组件特征对节点极限抗弯承载力的影响程度。研究结果表明:采用BP-ANN模型能够综合考虑组件特征对节点极限抗弯承载力的影响,预测结果较为准确;该模型为梁柱连接性能评估和改进提供了智能化的解决方案,可作为数值模拟和结构试验研究的有力补充。

外包钢加固既有RC框架梁端开孔的数值模拟

为了研究既有钢筋混凝土框架梁端开孔后受力的变化与孔周加固的方法,对未开孔、梁端开孔、梁端开孔外包钢加固3个中节点进行建模分析,研究梁端开孔对节点滞回性能、抗侧刚度、耗能能力等抗震性能的影响以及寻求合理的外包钢加固构造。研究结果表明:①开孔削弱了梁截面,节点梁端塑性铰区域外移,试件极限承载力降低、抗侧刚度下降,耗能能力增强;②孔周外包钢加固有效补强了梁上开孔对构件截面的削弱影响,使梁端开孔试件极限承载力、滞回曲线接近未开孔试件相同性能。

无粘结部分预应力混凝土扁梁边节点抗震性能研究

研究设计２个无粘结部分预应力扁梁节点，并进行低周反复加载试验。根据试件的裂缝开展过程，纵筋和箍筋的应变发展，预应力筋应变增长，以及试件的实测Ｐ－Δ曲线，着重研究了无粘结部分预应力扁梁节点梁端和核心区的受力特性以及抗震性能。

预制混凝土梁端预埋槽钢节点承载性能数值研究

近年来装配式建筑在我国得到了大力推广,其应用越来越广泛。针对预制混凝土梁和型钢混凝土柱的装配式结构体系,提出了一种新型节点:在预制混凝土梁的端部预埋一定长度槽钢,然后通过高强度螺栓与型钢混凝土柱连接。采用ABAQUS有限元软件建立数值模型,研究了槽钢预埋长度、预埋偏心、端部加密箍筋和梁跨中空腔等因素对节点承载力的影响。数值分析结果表明,槽钢预埋长度在100~300mm范围内对承载力影响不是很明显;端部箍筋加密能提高节点的承载力;当槽钢形心轴偏离梁截面形心轴时,因梁受到额外扭转作用而导致承载力下降;梁跨中空腔有利于减小构件自重,但对节点的承载力影响不大。

柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱抗震稳定性研究

基于损伤控制理念,提出了一种盖板式滑移摩擦柱端节点,该节点利用滑移摩擦代替材料屈服耗能,达到避免构件损伤的目的。为研究在柱端设置该节点H型钢柱的抗震稳定性能,设计并制作2个1/2缩尺的H型钢柱试件:一个试件为普通H型钢柱;另一个试件为柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱,并进行低周往复加载试验。试验结果分析表明:在低周往复加载作用下,柱端设置盖板式滑移摩擦节点的构件,仅翼缘盖板发生塑性变形及黄铜摩擦板出现磨损,钢柱未发生损伤;其极限承载力相较于普通H型钢柱低10%;滞回曲线饱满,刚度与耗能能力与普通H型钢柱相差不大,表现出良好的抗震性能。有限元模拟结果与试验结果基本吻合,并通过有限元模拟分析盖板厚度对设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱受力性能的影响,研究结果表明:合理设置盖板厚度,在提高柱承载力的同时,保证了节点的摩擦耗能,使得钢柱得到有效保护,达到了预期的损伤控制目标。

钢筋混凝土梁柱偏心节点梁端水平加腋的研究

文章通过五榀钢筋混凝土梁柱偏心节点的试验研究 ,了解了梁端水平加腋的节点在低周反复荷载作用下的裂缝分布、钢筋应变发展和荷载变形性能 ,证明了梁端水平加腋可以显著改善偏心梁柱节点的抗震性能 ,在加腋区配置适量的斜向钢筋能够充分发挥加腋的作用。另外 ,对于加腋区的斜向钢筋数量提出了建议。

钢筋混凝土框架梁柱偏心节点的抗裂度计算

钢筋混凝土框架偏心节点核芯区受力复杂 ,在地震区和一些特殊环境下 ,出现裂缝后修复较困难 ,采用梁端水平加腋可以节约空间利用 ,有效提高节点核芯区的强度和延性 ,延缓裂缝的出现和发展。现以节点偏心距和梁端水平加腋宽度为变化参数 ,从抗裂度角度来研究偏心节点的抗裂性能 ,提出实用的抗裂度计算公式 ,并与试验结果进行对比 ,吻合较好。

钢筋混凝土框架梁柱偏心节点的抗裂性能

通过九榀钢筋混凝土梁柱偏心节点试件在低周反复荷载下的试验研究 ,探讨了梁柱偏心和梁端水平加腋对节点核芯区抗裂性能的影响 .试验中观测和记录试件的初裂荷载和裂缝的开展与分布 。

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。

贯通式梁-柱端板连接节点弹性刚度计算

以组件法为基础,提出贯通式梁-柱端板连接节点弹性刚度的理论计算方法。该方法考虑端板有加劲肋、端板无加劲肋两种构造形式,考虑梁腹板、翼缘、高强螺栓以及柱端板对节点刚度的贡献,计算的弹性刚度与试验结果符合很好,验证了该方法的可行性与有效性。

梁纵向钢筋的滑移及其引起的梁端位移

在地震作用下，钢筋混凝土框架梁纵向钢筋的粘结滑移，加剧了结构的变形，因而对滑移及其引起的变形的研究成为弯折钢筋锚固设计的关键。文章通过对足尺框架边节点试件梁纵向钢筋滑移的量测，发现滑移随梁端位移的增加而突增，因纵筋直径的增加而增加，且反复荷载作用下较重复荷载作用滑移值大。通过对因滑移引起的梁端位移的分析计算认为，随着钢筋直径的增加，因滑移引起的位移及与总位移的比值越来越大；随μ值的增加，滑移引起的位移增加，但与总位移的比值不再继续增加。

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能的振动台试验研究

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架结构,是经过特殊节点设计与结构控制理论相结合而形成的一种新型消能减震结构体系。通过对一个缩尺比1/3的三层三跨摇摆框架模型和一个同尺寸的常规钢筋混凝土模型进行模拟地震振动台对比试验,研究模型结构在不同水准地震作用下的动力特性、加速度响应、位移响应,分析结构的抗震性能。试验结果表明柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架集中耗能机制明确,地震作用后能自主复位,主体承重构件在大震下保持完好,是一种免损伤的新型结构体系。

柱端铰型受控摇摆式RC框架节点刚度取值研究

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架(CR-RCFC)是一种新型可恢复功能结构.首先介绍CR-RCFC结构节点构造形式,以及常规框架结构、CR-RCFC结构的ABAQUS有限元模型,并对比振动台试验结果验证CR-RCFC有限元建模的合理性.利用基于站台和地震信息的地震动记录选取方法选取10条地震动曲线,输入到CR-RCFC有限元模型中,模拟不同节点刚度比下结构的自振频率和动力时程响应.最后定义层间位移放大系数α和基底减震系数β,并选取层间位移响应和基底剪力响应作为最优抗侧刚度的控制参数.对CRRCFC结构进行弹塑性时程分析,比较结构在不同地震动作用下的结构层间位移和基底剪力响应,分析节点刚度对层间位移放大系数α和基底减震系数β的影响,求得满足抗震设计要求的节点相对刚度比取值范围.