Flexural Capacity Formula of Diaphragm-Through Joints of Concrete-Filled Square Steel Tubular Columns

Finite element analysis and parametric studies were performed to investigate the flexural capacity of the panel zone of diaphragm-through joints between concrete-filled square steel tubular columns and H-shaped steel beams. Through the comparisons of failure modes, load–displacement curves, and bearing capacity, it was found that the flexural capacity of the panel zone of diaphragm-through joints was determined by the tensile action and influence of the web of H-shaped steel beams, and the axial load should be taken into account. The steel tube and the diaphragm were the major parts of the joint that resisted the bending moment. The contribution of in-filled concrete had little influence on the flexural capacity of the panel zone of the joint and could be neglected. According to the results of these numerical studies, a formula that considered the influence of the web of H-shaped steel beams and the axial load was developed based on the yield lines in the diaphragm and the steel tube. The results of the proposed formula were in good agreement with the numerical data of this investigation. © 2017, Tianjin University and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

钢梁贯通型装配式混凝土框架梁柱节点恢复力模型研究

为研究装配式混凝土干连接节点在地震作用下的动力特性,文章设计制作了6个新型装配式节点,通过改变面承板厚度、钢环箍厚度、面承板宽度和钢梁翼缘厚度进行试验,研究不同变量对节点抗震性能的影响。基于试验结果及加载过程中的试验现象,结合三折线模型对数据进行处理,拟合出计算骨架曲线,并在此基础上,结合滞回规则拟合出计算滞回曲线。将拟合所得计算骨架曲线和计算滞回曲线与试验所得曲线进行对比,吻合度均较好。结果表明:根据三折线模型拟合出的计算骨架曲线可以较好地反映该节点的受力特征;根据滞回规则得到的计算滞回曲线可以有效反映该节点的滞回性能。该恢复力模型可为该类装配式节点的抗震性能分析提供参考。

钢管混凝土叠合柱-H型钢梁外套筒式连接节点抗震性能试验与有限元研究

以钢管混凝土叠合柱为研究对象,设计了一种高强对穿螺栓连接的外套筒式梁柱节点。为了研究该新型节点的抗震性能和破坏机理,对3个缩尺比为1∶2的节点进行了拟静力试验。观察节点损伤过程及破坏模式,分析了梁端荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、节点延性及耗能能力,采用ABAQUS软件建立有限元模型,研究套筒宽厚比和加强肋板厚度对节点抗震性能影响。试验及有限元研究结果表明:节点滞回曲线饱满,延性系数介于3.13~4.19之间,等效黏滞阻尼系数介于0.211~0.296之间,节点域的变形较大且耗能能力较强;随着套筒厚度增大,核心区混凝土开裂减少,破坏位置由节点外移至梁端截面;减小套筒宽厚比和增大加强肋板厚度可以有效提高节点刚度。为保证外套筒式节点达到刚性节点要求,建议套筒宽厚比不大于25,加强肋板厚度不小于梁翼缘厚度。

拱形钢桁梁桥结构分析与构造细节设计

钢桁架结构通常节点密集,设计复杂多样。现结合绍兴市某拱形下承式钢桁梁桥,介绍其总体布置、结构设计,并基于有限元分析理论,采用通用有限元软件ANSYS对该桥的活荷载计算模式、上下弦杆节点、梁端节点、横肋与下弦杆及小纵梁相交节点的构造细节设计进行计算对比分析。研究表明,整体式节点设计中节点板处竖杆腹板采用渐变断开式设计,可满足应力、屈曲稳定的要求;拱梁结合点处的应力集中范围与大小受圆弧半径、支点相对位置的影响,支点靠近拱梁结合点对结构受力有利;支撑桥面板的横肋下翼缘可与小纵梁、下弦杆采用半刚性节点,虽一定程度上会增大翼缘断开范围腹板应力,但整体应力水平较低。

隔板贯通式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点抗震性能

目的 研究隔板贯通式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁(DTSCFSTC-SCB)节点的抗震性能,为工程应用提供设计依据。方法 应用有限元分析软件ABAQUS对比DTSCFSTC-SCB节点与隔板贯通式方钢管混凝土柱-钢梁(DTSCFSTC-SB)节点的抗震性能,分析不同参数对其抗震性能的影响。结果 DTSCFSTC-SCB节点的承载力较DTSCFSTC-SB节点的承载力降低10%,延性系数提高6.8%;钢材强度、梁柱线刚度比对其抗震性能影响较大(25%~138%);隔板内(外)伸宽度仅在一定范围内对其延性影响较明显(13%~18%),隔板厚度仅在一定范围内对其承载力影响较明显(7%~8%),开孔率对其最大承载力、耗能能力影响较明显(4%~12%);轴压比、混凝土强度等级、含钢率、孔间距、孔壁距离对其抗震性能影响很小(1%~5%)。结论 该节点具有工程可行性,钢材强度、梁柱线刚度比是影响其抗震性能的主要因素。

木结构直透榫节点加固试验及有限元分析

为研究钢板阻尼器加固木结构直透榫节点的抗震性能,对加固前后的试件开展拟静力试验及数值模拟。结果表明:采用钢板阻尼器加固节点后,试件节点处应力明显降低,主要应力集中在钢板核心处,滞回曲线的捏缩效应明显降低,榫卯节点的承载力和刚度都得到有效提升;试验结果与模拟结果较为吻合。

穿心板式钢管混凝土柱-钢梁栓焊连接节点力学性能分析

该文提出两种适用于窄截面钢管混凝土柱的穿心板式栓焊节点,两种节点的下翼缘和腹板采用螺栓连接,上翼缘采用焊接连接。该节点既能有效避免室内凸角的出现,又能解决全螺栓连接节点需要预留安装缝、节点刚度偏低的问题,同时具有可快速装配、方便混凝土浇筑等优点。该文阐述了节点的构造、加工及装配过程、设计原理;基于单调加载试验建立有限元模型,分析了该节点的受力过程、破坏模式、刚度和延性。结果表明:有限元模型分析结果与试验吻合较好;穿心板式栓焊连接节点的主要破坏模式为梁受压翼缘的屈曲及相邻腹板的鼓曲,节点塑性铰远离节点核心区,符合强节点弱构件的设计原理;节点属于刚性连接,具有较大的刚度和承载力、较好的延性。

掌侧入路钢板内固定与腕关节外固定支架治疗桡骨远端C型骨折的疗效比较

目的探究掌侧入路钢板内固定与腕关节外固定支架治疗桡骨远端C型骨折的临床疗效。方法选取2019年7月-2022年6月收治的100例桡骨远端C型骨折患者为主要研究对象,采用随机数字表法分为两组,其中一组采用腕关节外固定支架治疗,另一组采用掌侧入路钢板内固定治疗,比较两组临床指标、术后骨折愈合情况、Cooney腕关节评分及并发症发生率。结果外固定组手术时间、术中出血量、住院时间、骨折愈合时间均低于内固定组,差异具有统计学意义(P<0.05)。两组掌倾角、尺偏角、桡骨高度及Cooney腕关节评分、并发症发生率比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论腕关节外固定支架、掌侧入路钢板内固定在治疗桡骨远端C型骨折方面,均具有良的临床应用价值,但是腕关节外固定支架能缩短患者手术时间、术中出血量、住院时间及术后愈合时间,而掌侧入路钢板内固定有利于患者尽早展开腕功能训练。

大跨度下承式拱桥拱梁结合段设计

根据下承式系杆拱桥结构体系受力特点,本桥拱梁钢混结合部采用混凝土拱座进行连接,连接传力模式采用全截面连接完全承压式。拱梁结合部构造复杂,受到主拱肋、主梁和横梁和系杆荷载的共同作用,具有荷载大,作用区域重叠的特点,传力途径不清晰。根据结构受力特点,采用精细化有限元进行计算分析,根据计算结果指导设计,有利于保障结构安全。

钢结构失稳监测方法和失稳监控部件研究

为了预防钢结构发生灾难性失稳破坏,根据结构失稳与结构响应或特征参数之间的关系,将目前应用于结构健康监测和损伤诊断的方法扩展到钢结构失稳监测领域;评述并归纳了基于应变和位移变化趋势、基于振动-失稳相关性、基于薄壳体积改变率、基于失稳先兆的钢结构失稳监测方法;进一步对3种钢结构失稳监控部件进行了概念设计,包括钢套管压力监控、节点塌陷监控、坦拱和扁壳跃越失稳监控;总结了各种监测方法的特点和存在的问题。

基于结构鲁棒性提升的隔板贯通节点加固构造

为提高结构的鲁棒性,针对传统矩形钢管柱隔板贯通式栓焊连接构造,提出了一种加固型栓焊盖板连接构造及其设计方法,并进行了数值模拟分析,该分析考虑了断裂模拟及裂后路径跟踪.结果表明,加固型栓焊盖板连接构造能够提高下翼缘连接区域传力失效前梁柱子结构的竖向变形能力,并充分发挥梁内轴向拉力产生的悬链线效应,进而使梁柱子结构提供更大的竖向承载力,可用于提高结构抗连续倒塌能力的加固改造.

梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点的抗震性能

通过4个梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点试件的低周反复荷载试验,研究了此类型边节点的抗震性能.试验结果表明:随着环梁与框架梁配筋率比值、环梁宽度与圆柱直径比值的减小,试件破坏区域由框架梁根部向环梁转移,并出现框架梁根部塑性铰破坏、框架梁与环梁交界处破坏、环梁区破坏3种不同的破坏形式;梁贯通式节点的梁端内力能够可靠传递至节点核心区,环梁节点可与框架梁、钢管混凝土柱协调工作;按"强节点"设计试件塑性铰出现在框架梁根部,滞回曲线饱满,延性系数较大,环线刚度曲线呈下凹型趋于收敛,耗能能力也较大,体现出良好的抗震性能;通过合理设计的梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点受力安全可靠,可实现"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则.

节点性能对分层装配支撑钢框架抗震性能的影响研究

该文以分层装配梁贯通式支撑钢框架为对象,通过引入节点弯矩-转角本构模型的数值模拟方法,研究节点刚度和承载力设置对结构体系抗震性能的影响。分析结果表明,节点刚度对结构自振频率影响不大,但影响结构在静力推覆下的失效演进模式和地震作用下的滞回特性,节点刚度小于4倍相邻柱线刚度时,结构不能满足罕遇地震下的层间位移角限值要求;节点承载力对静力推覆下结构的极限承载力影响很小,对罕遇地震作用下的结构滞回特性和层间位移分布几乎没有影响。

方钢管混凝土柱-钢梁隔板贯通节点抗震性能试验

为研究方钢管混凝土柱与钢梁连接的隔板贯通式节点的抗震性能,对4个足尺节点试件进行了低周反复荷载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,并对节点的承载力、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能指标进行了深入的研究与分析.结果表明,隔板贯通节点滞回曲线饱满,具有较强的耗能能力;钢梁翼缘与隔板的连接构造对节点的延性、耗能能力和刚度退化影响较大,倒角放坡型节点比侧板加强型节点具有更好的抗震性能;隔板的厚度、浇筑孔径和钢管的宽厚比对梁端破坏节点的抗震性能影响较小,但在试件中浇筑混凝土可以显著提高节点刚度,减小核心区的剪切变形,改善隔板贯通节点的抗震性能.

方钢管混凝土柱隔板贯通节点静力拉伸试验

为研究方钢管混凝土柱与钢梁受拉翼缘连接的结构性能,基于隔板贯通节点承载力理论,对11个十字形节点试件进行了静力拉伸试验.研究结果表明,圆弧倒角型隔板贯通节点具有较好的承载力和延性,影响节点承载力的主要因素是隔板的厚度与浇注孔直径,其次是钢管的宽厚比和隔板外伸长度;在钢管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度,但混凝土的强度对节点承载力影响不大.试验值与理论计算值比较分析表明,隔板贯通节点局部抗拉承载力理论计算公式对于填充混凝土的试件偏于保守,但过高估计了空钢管试件的承载力.

钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点的试验

目的研究钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点,分析其受力性能、试件的破坏过程和形态,验证其可靠性.方法对钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点在低周往复荷载作用下的试验测试,得出梁端的力和位移的滞回曲线、钢筋的变形曲线以及节点区管壁的变形,分析试件的延性和耗能能力.结果梁端的力和位移滞回曲线比较饱满,钢筋贯通式钢管煤矸石混凝土节点的位移延性、耗能能力比较理想,抗震性能良好,符合抗震设计的要求.结论试验表明,该节点传力线路明确、合理,受力性能良好.为节点在工程中的应用提供了参考.

钢梁-钢筋混凝土柱连接节点试验研究

介绍了三个钢梁-钢筋混凝土柱连接节点在梁端往复加载的试验。试验结果表明,采用的梁贯通型连接具有良好的抗震性能,能够实现“强柱弱梁”、“强核芯弱构件”的抗震概念设计要求;提出了钢梁-钢筋混凝土柱连接设计建议。

穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点抗连续性倒塌性能分析与评估

火灾、爆炸、撞击等突发事件可能造成建筑物发生连续性倒塌,二十世纪以来,随着国际上恐怖活动逐年增多,各国专家学者开始重视建筑防倒塌规范的制定和结构抗连续性倒塌性能的研究。目前,钢管混凝土柱–钢梁外环板式节点已被广泛应用于工程实例中,但其因在钢管外壁焊接外加强环板占用大量建筑空间,影响建筑物使用功能,而钢管混凝土柱–钢梁穿心式节点即钢梁整体或部分穿过钢管及钢管内填充的混凝土,大大节省建筑使用空间。为研究穿心型钢管混凝土柱–钢梁节点在连续性倒塌工况下的机制,利用ABAQUS有限元软件建立5个穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点及1个全焊接节点模型,考察节点在连续倒塌工况下的抗力机制、变形模式及内力变化,并评估其节点的抗连续倒塌能力。结果表明:穿心型钢管混凝土柱–钢梁节点的连续倒塌破坏模式可分为钢梁倒塌破坏模式和柱壁倒塌破坏模式两种类型,柱壁倒塌破坏虽有更好的延性及承载力,但钢管壁鼓曲具有不稳定性。节点的竖向承载力主要由抗弯机制及悬链线机制提供,其中抗弯机制提供前期抗力,悬链线机制决定后期极限承载力。新型穿心构造的钢管混凝土柱–钢梁节点具有良好的抗连续倒塌能力,其节点抗连续倒塌性能评估指标高于其余钢梁倒塌破坏节点。

贯穿式方钢管混凝土-H型钢梁柱节点抗震性能分析

目的分析不同参数对贯穿式方钢管混凝土-H型钢梁节点的抗震性能的影响.方法采用ABABQUS软件对不同参数的该类节点分别进行单调加载及往复加载,并与试验结果进行对比,研究轴压比、钢管壁厚度、隔板厚度及外伸长度等参数对该类节点受力性能的影响规律.结果塑性铰一般出现在梁端且与隔板的外伸尺寸密切相关,"滞回环"很饱满.通过对比分析,笔者建议节点轴压比应小于0.4,隔板的外伸长度取值范围60~100 mm,隔板厚度取8~10 mm.结论节点的抗震性能的增强是随着隔板外伸长度的增加而增加的,虽然隔板厚度对组合节点的抗震性有一定程度的影响,但作用效果不明显.轴压比越大,位移延性和承载力下降越快.另一方面随着钢管壁厚度的增加节点的耗能也在不断增加.

方钢管混凝土柱—钢梁节点静力受拉性能研究

为研究方钢管混凝土柱与钢梁翼缘连接的受力性能,对隔板贯通节点梁翼缘受拉模型进行了十个节点试件的静力拉伸试验,试验结果表明,隔板贯通节点具有较高的承载力和良好的延性。采用ANSYS程序对了节点进行了单调加载分析,非有限元分析得出的荷载—位移曲线与试验结果吻合较好。在此基础上对隔板贯通节点进行了参数分析,研究结果表明:影响节点受力性能的主要因素是隔板的厚度、浇注孔径和钢管的宽厚比,在钢管中填充混凝土可以显著提高节点的屈服承载力和刚度,加大隔板与翼缘连接处的圆弧半径有利于改善节点的受力性能,避免节点发生脆性破坏。