箱形柱塞焊与单向螺栓芯筒式连接节点性能试验对比研究

对提出的塞焊-芯筒式和单向螺栓-芯筒式连接节点及传统全熔透焊接连接节点进行拟静力试验,对比研究各节点在试验现象、恢复力模型、延性系数、典型部位应变情况及螺栓预拉力等力学性能上的差异,在试验的基础上对芯筒式连接节点进行机理分析。研究结果表明:塞焊-芯筒式连接节点与单向螺栓-芯筒式连接节点均具有良好的承载能力和节点刚度。塞焊数量与单向螺栓数量相同的箱形柱芯筒式连接节点的滞回曲线基本重合,延性系数相近,刚度退化规律基本一致;塞焊数量的增加可提高节点的刚度,减小螺栓的预拉力损失,节点的延性系数有一定提高,承载力的提升不明显;增加塞焊数量的塞焊-芯筒式连接节点的力学性能与传统全熔透焊接连接节点相近。塞焊-芯筒式连接节点的造价相对较低,适用于现场允许少量焊接的情况,单向螺栓-芯筒式连接节点能够实现全螺栓装配,在施工现场无焊接作业,在实际工程设计中可根据工程需求灵活选用两类节点。

装配式钢结构箱形柱塞焊-芯筒式法兰连接性能试验研究

为解决装配式钢结构中箱形柱全熔透焊接节点施工工序复杂、现场施工效率低、人工成本高的问题,提出一种箱形柱塞焊-芯筒式法兰连接节点及其设计方法。设计了3组不同构造形式的塞焊-芯筒式法兰连接节点、1组无芯筒法兰连接节点和1组无连接箱形柱构件,并对其进行了拟静力试验研究。试验结果表明:相较于无芯筒法兰连接节点,塞焊-芯筒式法兰连接节点初始刚度提高16.6%,最大承载力平均提高9.97%,芯筒的设置能够大幅提升节点的力学性能;相比于10.9级高强螺栓,12.9级高强螺栓较大的预拉力使法兰板间挤压力增大,限制法兰板间开口,提高了节点的整体刚度;设置法兰板加劲肋能够保护法兰与柱壁的焊缝,对节点的力学性能有较小提升;塞焊-芯筒式法兰连接节点与无连接箱形柱构件具有相近的滞回性能,结构设计时可按刚接进行计算,并且相较于传统焊接节点施焊简便,可以在实现现场高效装配的同时控制工程成本。

塞焊设置对箱形柱芯筒式法兰连接节点性能影响的试验研究

钢结构闭口截面柱的竖向连接通常采用传统的全熔透焊接的方式,该方式存在效率低、成本高、污染重等问题,为解决竖向构件的高效装配难题,提出箱形柱芯筒式法兰连接节点,对芯筒与柱壁间设置塞焊和未设置塞焊的箱形柱芯筒式法兰连接节点进行拟静力试验,通过试验现象、恢复力模型、典型部位应变和法兰连接处螺栓预拉力研究节点的力学性能。研究表明:箱形柱芯筒式法兰连接节点能够在保证节点力学性能的同时实现竖向构件的高效装配,塞焊的设置能够加强芯筒与柱壁间的联系,充分发挥芯筒的作用,减小法兰连接区域应变和法兰板间开口大小,降低螺栓的预拉力损失,改善连接处螺栓群的受力状态,提高节点的刚度和承载力。对于施工现场允许少量焊接的情况,可采用设置塞焊的方式提高节点的力学性能,增加安全储备。