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。

扁钢管混凝土柱装配式节点抗震性能数值分析

对新提出的装配式扁钢管混凝土柱-H型钢梁节点的抗震性能进行研究,建立了3个新型装配式节点的ABAQUS有限元分析模型,研究比较了参数梁柱相对位置、梁柱抗弯刚度比对节点滞回曲线和骨架曲线、延性等抗震性能的影响。研究结果表明:新型装配式扁钢管混凝土柱节点具有良好的耗能能力和塑性变形能力;钢梁偏心布置的承载力和刚度大于钢梁居中布置。

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构试验研究

新型梁柱-钢管混凝土板柱混合结构的特点是钢管混凝土柱-板节点处只承担竖向荷载,不出现或者出现较小的不平衡弯矩,同时提高节点抗侧移能力,避免地震时楼板发生冲切破坏,水平荷载则全部由抗震墙和梁柱框架承担.通过1个1/2比例钢筋混凝土梁柱-钢管混凝土柱无梁楼盖异型板(跨数少于3跨)结构模型试验,研究其在受竖向均布荷载和水平荷载作用下结构的受力性能.试验结果表明,楼盖系统的竖向承载力超出设计荷载的2倍以上,具有较高的安全储备;在重力荷载产生的剪力与板抗冲切承载力的比值(gravity shear ratio,GSR)超过0.8时,弹塑性层间位移角限值不小于2.25%,满足中国《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)中大震下结构侧移的要求,优于普通的无梁楼盖系统.

钢管混凝土柱-钢筋混凝土环扁梁节点设计方法

对钢管混凝土柱-环扁梁中节点(环扁梁节点)在静载和低周反复荷载作用下的设计方法进行介绍,其可靠性得到试验数据的证实。结果显示,在地震区推广应用钢管混凝土柱-钢筋混凝土环扁梁节点的结构体系具有较强的可行性。

CFST柱-RC环扁梁中节点静载试验研究——钢筋应变和承载力研究

介绍钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)环扁梁中节点(环扁梁节点)和CFST-RC环梁中节点(环梁节点)的制作及试验过程,给出这2个节点在静载作用下钢筋应变和承载力的试验数据。试验结果显示,环扁梁节点钢筋屈服的根数比环梁节点的多,环扁梁节点的材料利用率高于环梁节点;环梁节点和环扁梁节点均具有较好的延性。

钢管混凝土柱-环扁梁中节点低周反复荷载试验——钢筋应变和承载力研究

介绍钢管混凝土柱-环扁梁中节点(环扁梁节点)和钢管混凝土柱-环梁中节点(环梁节点)的制作和试验过程,给出了这2个节点在低周反复荷载作用下钢筋应变和承载力的试验数据。试验结果显示,环梁节点和环扁梁节点的框架梁(扁梁)梁端纵筋及环梁(环扁梁)纵筋大部分均屈服,材料得到充分利用;正向加载时,由于扁梁高度较小,出现裂缝后承载力退化较快。

无内加劲肋扁钢管柱-H型钢梁单边螺栓连接节点加强形式优选研究

扁钢管柱短边尺寸较小,内设开孔加劲肋时易出现混凝土浇筑堵塞等问题。取消柱内加劲肋后节点受力性能欠佳,需要对其构造进行改进和加强。对多种不同加强形式的无内加劲肋扁钢管柱-H型钢梁单边螺栓连接节点的受力性能进行分析。设计柱壁加强、加劲肋加强及梁端加强的5种无内加劲肋扁钢管柱-H型钢梁单边螺栓连接节点,对其受力性能和破坏模式进行有限元模拟分析,获得各节点的破坏形态、极限弯矩、屈服转角、节点刚度特征,并与无加强的节点进行对比。发现柱壁加强对节点刚度、承载力及破坏模式的影响最大,加强后的节点破坏时柱壁没有明显的鼓曲现象,节点的初始刚度与无加强节点相比提高了2~3倍,是不便设置柱内加劲肋时较理想的扁柱-H型钢梁柱节点构造形式。

一种扁钢管柱-X型支撑钢框架结构的抗震性能研究

钢结构具有自重轻、强度高、抗震性能好、易于装配等特点,是最理想的住宅之一,近年来在国家和地方政策的倡导下取得了较大的发展。传统钢结构住宅主要采用钢框架结构、钢框架支撑结构、钢框架剪力墙结构等,然而这些结构体系普遍存在“凸梁凸柱”问题,影响建筑使用空间和居住体验。为此,在传统钢框架结构的基础上提出了一种扁钢管柱-X型支撑钢框架结构,该结构体系采用截面宽度在200 mm以内的扁钢管柱和窄翼缘钢梁,并通过设置X型支撑来增大结构抗侧刚度,可以较好地解决“凸梁凸柱”问题。针对该新型结构体系,开展了以下工作:1)利用PKPM结构设计软件对分别采用扁钢管柱-X型支撑钢框架结构和传统钢框架结构的某学校学生宿舍楼进行了多遇地震作用下的结构受力性能及整体指标分析,包括结构周期、地震作用下结构最大层间位移角和最小刚度比,并对比了两种结构体系的用钢量;2)利用SAUSAGE软件选择了2条天然地震波和1条人工地震波,对该结构体系进行了罕遇地震下的结构弹塑性分析,统计了结构在各地震工况下的弹塑性层间位移角以及构件性能水平;3)利用MIDAS FEA有限元软件对该体系基本结构单元进行了静力推覆分析,得到了其破坏模式和延性性能。研究结果表明:1)通过合理布置扁钢管柱-X型支撑单元,结构在多遇地震作用下的各项指标均满足GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》要求,同时具有一定的经济性,与传统钢框架结构相比节约用钢量3%左右。2)结构在罕遇地震作用下表现出良好的抗震性能,大部分构件均未出现中度以上损坏,各工况下结构最大弹塑性层间位移角均小于1/50,满足GB 50011—2010要求。3)通过静力有限元推覆分析计算得出结构位移延性系数为8.5,表明结构具备良好的延性和抗推覆性能,同时可以看出柱在与支撑相连部位有较明显的损坏,因此后续可对该部位进行加强构造措施。

钢管混凝土柱-环扁梁中节点破坏形态和耗能能力研究

介绍了钢管混凝土柱-环扁梁中节点JF-2和钢管混凝土柱-环梁中节点JN-2的制作和试验过程,并给出了这2个节点在低周反复荷载作用下破坏形态和耗能能力方面的试验数据.试验结果显示,JF-2在环扁梁上形成塑性铰,其材料强度得到更充分的利用,能够耗散更多的地震能量.最后还给出了计算简图以及试验值与计算值的比较.