Initial stiffness and moment resistance of reinforced joint with end-plate connection

In beam-to-column joint with bolted end-plate connection,the structural details of column flange reinforced by backing plate and column web panel reinforced by supplementary plate are analyzed.The joint is divided into some basic components,and the initial stiffness of each component is obtained.Especially,the initial stiffness of reinforced components is drawn by theoretical model and finite element analysis.The initial stiffness of reinforced joint can be obtained by assembling the initial stiffness of each component.The design moment resistance of column flange reinforced by backing plate is deduced based on yield line method,and the design moment resistances of other components are deduced based on present codes.The design moment resistance of the reinforced joint is then determined by the minimum of the design moment resistances of all components.By comparison with the results of finite element calculation,it is verified that the method to calculate the initial stiffness of reinforced joint is accurate enough to be used to estimate the rigid behavior of the joint and to make parametric study.

基于三参数模型的方钢管柱-H型梁单向螺栓端板连接节点承载力研究

单向螺栓可较好地解决封闭截面内使用普通螺栓带来的施工不便和焊缝连接易发生脆性断裂等问题。为探索方钢管柱与H型梁单向螺栓端板连接节点的承载性能和影响因素,分别对梁柱平齐式端板连接节点和梁柱外伸式端板连接节点进行静力加载试验。试验通过校准有限元模型,发现两组数据吻合度较高,对此通过改变方钢管柱、H型梁和端板的截面参数与单向螺栓的直径建立了有限元模型进行承载力分析。研究结果表明:梁高度、柱壁厚度和螺栓直径对梁柱平齐式端板连接节点和梁柱外伸式端板连接节点的初始刚度和极限弯矩都有较大影响;梁柱外伸式端板连接节点的初始刚度和极限弯矩还受端板的宽度和厚度的影响。最后基于三参数模型拟合出初始刚度、极限弯矩和形状系数的近似公式,为此类节点在工程中的应用提供了参考。

T型外部补强箱型节点加劲肋长度的确定

为研究T型加劲肋长度对箱型节点性能的影响规律并确定合理的加劲肋长度,对T型外部补强箱型柱—工字梁节点进行弹塑性分析.采用ANSYS有限元方法,分析了T型外部补强节点应力发展趋势,进行了加劲肋长度对箱形柱—工字梁节点性能影响的参数分析,根据节点的设计标准确定了T型外部补强节点合理的加劲肋长度.研究结果表明:采用T型加劲肋时,塑性铰外移到梁翼缘与加劲肋连接端部,节点初始刚度和极限承载力有很大的提高;节点的弯矩传递路径由梁翼缘中部逐渐向梁两侧的加劲肋传递,并通过加劲肋有一部分弯矩传递给柱,从而节点变形大大减小.增大加劲肋长度有利于梁端弯矩通过加劲肋向柱腹板传递,但加劲肋过长时,柱腹板承担过多的应力,梁柱翼缘连接处容易局部屈服,最终确定当加劲肋长度取腹板对角线与梁翼缘夹角在10°～15°时为合理的加劲肋长度.

钢框架梁柱外伸端板连接节点的性能研究

根据钢框架梁柱外伸端板连接节点的简化力学模型 ,提出一种用已知节点尺寸来预测其 M-θr关系的非线性数学模型 ,模型中的主要参数是节点初始转动刚度和极限承载力。在对节点的初始位移和极限承载力进行力学分析后 ,给出了计算初始转动刚度和极限承载力的方法。最后将提出建议计算公式与试验结果进行比较 。

梁柱外伸端板连接节点的计算模型

钢框架中普遍采用的外伸端板连接是典型的半刚性节点连接,其极限承载力和初始刚度受到多种因素的影响。根据节点的传力特点,分别计算各组件的极限承载力和初始刚度,提出了外伸端板连接节点极限承载力和初始刚度的理论计算方法;通过与试验和有限元结果对比表明该计算方法具有足够的精确性。采用已有的三参数模型,对节点的弯矩-转角关系进行模拟。并对影响外伸端板连接性能的各因素进行了深入的探讨,为工程设计提供参考。

外伸端板加劲肋设计及初始转动刚度模型

针对外伸端板连接中,端板加劲肋设计无规可循的问题,从翼缘内外螺栓均匀受力的要求出发,考虑加劲肋传递拉力的有效性,在要求加劲节点和端板厚为2^(1/2)倍的未加劲节点刚度相等的原则下确定了翼缘和加劲肋传递拉力的合理比例,最后导出了对端板外伸加劲肋的设计要求.基于等效梁理论和刚度组件法,提出了端板外伸连接节点初始转动刚度的计算公式,与ANSYS结果和相关试验结果的比较表明,初始刚度公式精度良好,并且计算过程简单易行,有望在工程中得到应用.

外伸端板节点在火灾下的转角-温度关系

通过对外伸端板常温下初始刚度和极限承载力的分析,引入了钢材高温下的材料特性,得出了节点在高温下的初始刚度和极限承载力。假定节点弯矩恒定,按照常温下节点弯矩-转角关系得到了节点的转角-温度公式,并与试验结果进行了比较,吻合较好。

钢框架梁柱端板连接有限元分析

针对不同细部参数的梁柱端板连接节点进行非线性有限元分析,研究端板厚度、螺栓直径、螺栓排距和梁截面高度等因素对节点受力性能的影响.结果表明:增大端板厚度、螺栓直径、梁截面高度,减小螺栓排距,则节点的初始连接刚度和极限弯矩承载力均有显著提高,但转动能力降低.文中还运用正交试验设计的方法,分析各因素在不同水平组合下对节点初始转动刚度和极限弯矩承载力的影响程度,得出各因素的最优水平组合,针对正交试验的各因素进行回归分析,得出初始转动刚度和极限弯矩承载力与影响因素相关关系的近似经验公式.

带腹板双角钢的顶底角钢半刚性连接静力性能研究

考虑几何、材料、接触非线性,对带腹板双角钢的顶底角钢连接这种典型的半刚性连接在静载作用下的受力性能进行研究.采用有限元软件ANSYS对主要构件的顶底角钢、腹板角钢、高强螺栓、梁柱建立有限元模型进行三维非线性有限元模拟,分析节点应力分布、塑性发展、变形特性、接触摩擦状态以及破坏模式,得到M-θ曲线、极限弯矩承载力、初始连接刚度等连接性能数据,探讨了此类节点连接的主要受力性能.

弯矩与轴拉力共同作用下梁柱四角钢连接性能

半刚性连接钢框架内填RC剪力墙结构在水平力作用下梁端受弯矩、轴拉力共同作用,对梁柱连接性能有较大影响。对梁柱半刚性四角钢连接受弯矩、轴拉力共同作用的研究尚未见诸文献,对此连接进行了有限元模拟,在有限元模拟结果及现有纯弯四角钢连接研究成果的基础上提出了弯矩、轴拉力共同作用下梁柱四角钢连接的初始刚度、极限弯矩、M-θ关系的简单计算公式,并与有限元模拟值进行了对比分析。

外套管式梁柱节点弯矩-转角关系控制参数研究

针对新型外套管式梁柱连接节点的力学性能,在国内外研究成果和试验数据的基础上进行了深入研究。提出采用极限状态控制法的三参数弯矩转角曲线方程,计算结果与试验结果吻合较好。依据此方程,在已知连接节点几何参数和材料性能的情况下可计算得到节点的弯矩转角曲线,为工程设计实践提供依据。