拼接外套筒式方钢管柱-H形钢梁框架静力性能研究

为解决传统钢结构梁柱节点焊缝过多、现场施工复杂等问题,提出一种全螺栓现场拼接节点。采用该新型拼接外套筒式方钢管柱-H形钢梁装配式半刚性节点,设计和制作了一个单层单跨门式框架,并完成了梁跨中静力加载试验和有限元分析,考察框架荷载-位移曲线、应变发展规律、破坏模式和承载机制,并通过有限元参数分析,研究带肋角钢厚度及长边尺寸、框架柱距、梁上荷载分布形式、柱轴压比对框架静力性能的影响规律。结果表明:钢框架试件遵循“梁跨中-梁端部-柱及节点区”的变形和破坏顺序。梁跨中应变最大,发生严重屈曲,梁端部及节点区除局部出现轻微变形外,总体应变较小。增设带肋角钢可使梁端塑性铰外移,有效地保护节点区各部件,其上加劲肋的设置是影响框架整体静力性能的关键因素,而带肋角钢厚度及长边尺寸对承载力的提高效果有限。框架柱在高轴压比下,受压侧壁应力较大,建议对该部位进行重点关注并适当采取加强措施。

半刚性框架-密肋防屈曲钢板剪力墙抗震性能研究

通过对一个缩尺比例为1∶3的单跨四层半刚性钢框架-密肋网格防屈曲钢板剪力墙的振动台试验研究,并借助数值分析模型,分析了剪力墙的破坏历程、试验模型的振型、结构阻尼比以及刚度的退化规律。研究结果表明:密肋防屈曲支撑可提供较好的支撑作用,避免钢板剪力墙出现整体剪切屈曲;部分网格内钢板形成独立的拉力场,且各网格拉力场逐渐扩展,形成一条贯穿剪力墙的拉力带;直至经历9度罕遇地震作用,结构的侧向刚度未出现明显的退化,与处于初始状态的试验模型相比,降幅为18.95%;结构的塑性发展充分,阻尼比增幅接近1倍。通过对密肋防屈曲刚度的分析,提出了防屈曲约束刚度的计算参考公式。

半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能试验研究

为研究半刚性框架-防屈曲钢板墙结构的抗震性能和传力机理,通过一榀1∶3比例单跨双层的半刚性框架-预制混凝土板防屈曲钢板墙的低周往复荷载试验研究,研究节点刚度与防屈曲墙体的相互影响效果,获得承载力、刚度、耗能和节点转动能力等指标。试验结果表明:该种结构具有优越的耗能能力,节点刚度退化小,墙板的设置显著降低节点区自身的延性和应力要求,半刚性框架和墙板协同工作良好;防屈曲构件的设置可改善钢板的实际受力,提高墙体的承载力及刚度,有效克服滞回曲线的"捏缩"现象,避免薄板墙的噪音及震颤,半刚性框架承担25%的水平剪力,试件面内呈弯剪破坏模式。研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据。

半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构的数值分析

为了研究半刚性节点钢框架-加劲钢板剪力墙结构体系的抗震性能和传力机理,模拟实际框剪结构的底部两层,对一榀单跨两层1/3缩尺半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行了抗震拟静力试验研究,在试验模型的基础上,建立了非线性有限元模型,并验证了模型的有效性.考虑影响结构抗震性能的4个主要因素:节点刚度、剪力墙厚度、框架柱的刚度、肋板刚度比,进行了4个系列16个有限元模型的变参数分析.结果表明:降低节点刚度有利于提高结构的延性和耗能能力;增加柱的刚度和肋板厚度可提高结构的初始刚度、承载力和延性性能;增加内填墙板的厚度,将降低试件的延性性能;内填墙板在加载初期非常有效,承担70%～85%的水平剪力,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据.

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构性能研究

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用更加经济的半刚性节点提供了可能。为研究不同梁柱连接刚度对双体系结构抗震性能的影响,完成了3个单跨两层不同梁柱连接刚度试件的水平低周往复加载试验研究,系统分析了三者的整体性能和破坏模态,拟从承载力、刚度、延性、耗能、整体性能和节点性能六个方面对双体系的节点刚度与墙体的匹配效果进行评价。结果表明:在半刚性框架内设置钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力与侧向刚度;结构具有理想的屈服顺序,内填板在加载初期非常有效。屈服区域延伸至整个墙体时,附加荷载将基本上由边缘构件承担,试件破坏主要由内填板的屈服和框架柱的弯扭失稳控制;节点刚度退化小,且内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,梁柱连接形式对试件的抗侧刚度和整体强度的影响不大,降低连接刚度有利于提高试件延性和耗能能力。

腹板双角钢连接框架-非加劲薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

对一榀1/3比例的单跨两层梁柱腹板双角钢连接框架-非加劲薄钢板剪力墙结构进行了水平低周往复加载试验研究。从承载力指标、刚度指标、延性指标、消能指标、破坏顺序和破坏模态以及连接节点的受力变形性能对试件作出评价,探究节点刚度与墙体的相互影响效果。结果表明:试件具有较高水平承载力和初始抗侧刚度,试件延性良好。结构具有理想的屈服顺序,试件破坏主要由内填板的屈服和框架柱的弯扭失稳控制。节点刚度退化小,且内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求。研究为半刚性框架-钢板剪力墙结构体系的工程应用和理论分析提供依据。

半刚性节点框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

为研究半刚性节点框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,通过一榀1:3比例单跨3层半刚性节点框架-钢板剪力墙的拟静力试验,研究了半刚性框架与墙体的相互影响,探究了结构的破坏顺序和破坏模式,分析了结构的承载力,刚度,耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明:该结构具有良好的耗能能力,半刚性节点框架和墙板协同工作良好,结构的破坏顺序为内嵌钢板屈曲、屈服—边缘构件屈服—内嵌钢板撕裂—边缘构件屈曲—节点转动—边缘构件弯扭失稳、节点塑性破坏.

半刚接框架-非加劲钢板墙体系抗震试验研究

半刚接钢框架-内填非加劲薄钢板剪力墙结构是一种新型结构形式,它弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用更加经济的半刚性节点提供了可能,目前国内外对该新型结构体系性能研究属刚起步阶段,因此对该结构体系的研究具有重要的理论和实际意义。文中对一榀两层单跨梁柱平齐端板连接半刚性框架-内填非加劲薄钢板剪力墙结构进行了低周往复循环加载拟静力试验,在试验中,试件破坏过程缓慢,钢板墙拉力带充分发育,试验得出的滞回环饱满,表明该新型结构体系具有优异的抗震性能,从而为今后对该新型结构体系做更深入的分析研究打下了良好基础。

半刚接柱脚自复位装配式钢框架拟动力试验研究

为解决刚接柱脚自复位装配式钢框架结构在中震或大震下底层柱可能发生较大的塑性变形的问题,设计一种半刚接柱脚自复位装配式钢框架结构。对其子结构进行拟动力试验,对比框架在Taft地震波、LOS000地震波和El-Centro地震波输入及不同等级地震下的节点开口、耗能能力、刚度退化、预应力损失和应变变化。试验结果表明,钢框架在大震作用下具有良好的自复位功能和耗能能力。钢绞线平均预应力损失最多仅为1.58%,说明施加预应力的方法是可靠的。钢框架柱脚能够始终保持弹性状态,因此震后仅需修复钢梁,大大降低了修复成本。

半刚性钢框架-冷弯薄壁型钢填充复合墙板结构的计算模型及时程分析

为推广冷弯薄壁型钢填充复合墙板在高层结构中的应用,进一步了解该冷弯薄壁型钢填充复合墙板作为抗侧力构件应用于高层结构中的抗震性能,将冷弯薄壁型钢填充复合墙板引入半刚性钢框架结构中并研究其抗震性能。基于有限元分析软件SAP2000,采用Pivot恢复力模型对冷弯薄壁型钢填充复合墙板进行简化分析,并推导出墙板P-Δ骨架曲线关系公式;采用转角弹簧单元对矩形钢管柱与H形钢梁单边高强螺栓连接节点进行简化分析;并在此基础上建立半刚性钢框架-冷弯薄壁型钢填充复合墙板结构简化分析模型。在此简化基础上,建立1个10层3跨半刚性空框架和3个以墙板布置方式为参数的半刚性钢框架-冷弯薄壁型钢填充复合墙板结构,利用时程分析方法考察了4类框架结构在8度区不同设防水准下的顶点位移、层间位移角等,获悉结构在不同地震作用下的动力响应。研究结果可为后续该结构的抗震性能分析奠定基础。

钢-混凝土组合框架梁的稳定设计方法

在已有的钢-混凝土组合梁和钢框架理论研究基础上,分析了影响组合梁负弯矩区转动能力的主要因素,建立了组合梁连续和钢柱连续两种组合框架结构体系的节点塑性极限转角的求解方法,提出了相应的计算公式及一种简化的组合框架梁稳定设计方法,并得出了组合梁负弯矩极限调幅系数的计算方法。结果表明,该设计方法可以使组合框架塑性铰处的内力充分重分布,使梁柱连接的转动刚度合理,也能使组合梁的设计达到充分利用组合效应及节点延性的目的。

平齐端板连接半刚性框架-十字加劲钢板剪力墙抗震性能试验研究

对1榀单跨2层的平齐端板连接的半刚性框架—十字加劲钢板剪力墙进行了低周反复荷载试验研究,从耗能能力、承载力、延性和刚度退化等方面分析该结构体系的抗震性能和耗能机理。结果表明,该体系既可以发挥钢板剪力墙的刚度,又充分利用了半刚性框架的延性,有较高的水平承载力和良好的耗能能力,钢框架与钢板墙的协同工作良好。

半刚性框架-大高宽比钢板剪力墙抗震性能研究

在半刚性框架-大高宽比钢板剪力墙体系中,半刚性框架和内填钢板均具有很好的延性和耗能性能,两者协同工作进行抗侧以防止结构在地震作用下破坏。为深入研究半刚性框架-大高宽比钢板剪力墙的力学性能,采用ANSYS有限元分析软件对结构进行数值分析,并考察框架节点形式,内填钢板高宽比、高厚比,柱轴压比和肋板刚度比等一系列参数对结构滞回性能的影响。根据内填钢板中心点在循环荷载作用下的面外变形,研究半刚性框架-大高宽比钢板剪力墙的屈曲性能和受力机理。

方钢管柱-H型钢梁半刚性连接钢框架静力性能有限元分析

为了更好地研究新型方钢管柱-H型钢梁装配式节点框架的力学性能,在足尺寸节点试验和整体框架受力试验的基础上,通过有限元模拟研究了柱距、柱轴压比、梁上荷载分布形式三个整体参数,以及节点刚度对方钢管柱-H型钢梁半刚性连接钢框架静力性能的影响.结果表明:钢框架在柱距较大时节点区和框架柱可以保证更高的可靠度;轴压比对半刚性钢框架受力状态的影响主要集中在柱上,而对框架梁和节点区各部件的影响很小;框架梁承受跨中集中荷载时半刚性钢框架的内力和变形比承受均布荷载时要大;节点刚度对钢框架的变形和内力的影响有临界值.

强震下半刚性框架-密肋框格防屈曲钢板剪力墙弹塑性时程分析

为研究半刚性框架-密肋框格防屈曲钢板剪力墙结构的抗震性能,对一个1/3缩尺的钢框架-防屈曲剪力墙模型进行了弹塑性时程分析.重点分析其在Taft波、EL-Centro波及人工地震波作用下的动力特性、加速度反应、位移反应和剪力分布等.结果表明:多遇地震作用下,结构的刚度退化不明显;罕遇地震作用下,结构表现出强烈的非线性和明显的刚度退化;结构的弹性和弹塑性层间位移角分别为1/1 016和1/149,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定和"两阶段,三水准"的抗震设防要求.密肋框格的设置改善内填钢板的受力性能,并实现了防屈曲的目标.研究为该类结构的抗震设计及其在抗震设防区的应用提供参考.

半刚接框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙非线性有限元分析

半刚性框架-无黏结十字加劲钢板剪力墙具有较高的抗侧刚度、承载力等抗侧性能。为深入研究该结构体系的力学性能,利用有限元分析软件ABAQUS以经过验证的模型为基础对结构进行数值分析,并考察框架柱轴压比、内嵌钢板高厚比、肋板刚度比、框架柱刚度、内嵌钢板初始几何缺陷及加劲槽钢布置方式等对结构抗剪性能的影响。

半刚性钢框架优化设计研究综述

钢框架作为一种优良的结构形式,传统设计中一般把梁柱连接简化为两个理想的极端,即完全刚接或者理想铰接,然而连接实际上具有明显的半刚性变形特性。同时,结构优化是工程界永恒追求的目标,如何得到既安全可靠,又经济节约的优化方案,是结构设计中非常重要的研究课题。本文梳理了半刚性钢框架优化设计的研究进展,总结前人的可行之处,以期为后续的研究提供一定的参考。

半刚接钢框架-方钢管龙骨隔墙体系性能研究

通过设计6个半刚接钢框架-方钢管龙骨隔墙试件,并对其进行低周往复加载,得到滞回曲线及骨架曲线。分析各个试件的破坏过程、承载能力、抗侧刚度、延性和耗能能力,研究该结构体系的抗侧力性能。结果表明:适当减小方钢管间距可以提高结构的承载能力、抗侧刚度和耗能能力;增大方钢管截面尺寸可以显著提高结构的承载能力;OSB板对结构的承载能力和抗侧刚度贡献很大,而结构的耗能能力和延性主要由半刚接钢框架和方钢管骨架提供。根据刚度叠加原理,提出结构抗侧刚度简化计算式。

钢框架-型钢混凝土剪力墙半刚性连接节点弯矩-转角模型及抗震性能研究进展

钢框架梁-型钢混凝土剪力墙新型混合结构是一种具有半刚性连接受力和优异的抗震性能等特点的新型混合结构,具有巨大的发展潜力,其卓越的性能吸引了越来越多的关注。在介绍国内外半刚性连接节点弯矩-转角模型及抗震性能研究进展的基础上,概述了目前各国学者对半刚性连接节点的研究成果和研究进展,提出了钢框架-型钢混凝土剪力墙半刚性连接节点在研究中存在的问题,并指出了钢框架-型钢混凝土剪力墙中半刚性连接节点的研究亟待开展。

腹板双角钢连接框架-钢板剪力墙体结构滞回性能有限元分析

为系统研究双腹板角钢连接框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,根据低周往复荷载作用下的试验研究结果,采用ANSYS有限元分析软件进行循环荷载下滞回性能的有限元模拟,对比分析滞回曲线、骨架曲线、水平刚度及破坏模式的影响规律,结果表明有限元模拟结果与试验结果吻合较好。该研究成果可为进一步深入研究及工程设计与应用提供理论参考和技术储备。