火灾全过程下双腹板顶底角钢节点破坏机理研究

火灾下钢结构梁柱节点破坏是导致结构连续性倒塌的主要原因之一,研究梁柱节点在高温下和高温后的破坏机理对评估钢结构抗火性能具有重要意义。为此,对双腹板顶底角钢节点在常温、升温、升温-降温、火灾后的力学性能进行缩尺模型试验研究,并建立缩尺和足尺节点有限元模型,研究温度场景、荷载、缩尺比例对节点抗火性能的影响。研究表明:火灾全过程下双腹板顶底角钢节点的破坏模式、临界温度、残余承载力与温度场景、持载、角钢与螺栓相对强度有关,升温阶段和火灾后缩尺节点的破坏模式分别为下角钢螺栓孔受拉破坏和下角钢螺栓剪切破坏,而足尺节点模型的破坏模式为下角钢螺栓受拉破坏,主要原因是温度场景和缩尺比例的耦合作用下,角钢与螺栓的相对强度发生变化,导致破坏模式的变化;火灾下持荷对火灾后节点残余承载力有较大影响(误差可达60%),不考虑荷载影响结果偏不安全。有必要在火灾后结构抗火性能评估中考虑持载的影响,不同比例结构模型的抗火性能对应关系还需要进一步研究。

钢框架顶底角钢带腹板双角钢连接的试验研究

通过钢框架顶底角钢带双腹板顶底角钢半刚性连接类型共五个原型试件在循环荷载作用下的拟静力试验 ,得到了各个试件M -θr 滞回曲线及骨架曲线 ,从而间接得到了各类连接的抗震性能 ,分析了各类连接的能量耗散机制 .在试验中 ,还记录了梁柱连接中重点部位的应变情况、节点域的变形情况以及柱节点域加劲板的变形情况 .分析了每种类型的破坏机制及破坏原因 .

不同跨度比下腹板双角钢连接抗倒塌性能研究

基于备用荷载路径法,以腹板双角钢连接的3个不同跨度比(1.0∶0.6、1.0∶1.0、1.0∶1.4)两跨三柱型钢框架梁柱子结构为研究对象,通过单调静力加载试验和数值分析探究了其在连续倒塌条件下的破坏模式、力学形态、抗力机制和节点失效机理。结果表明,试件破坏均为失效柱与梁相连的两侧角钢因受拉在螺栓孔处发生断裂,且梁轴力、梁端节点转角以及角钢尺寸等是影响角钢肢断裂破坏的主要因素。3个试件具有相似的变形形态和破坏模式,其最大荷载峰值接近,但最大荷载峰值对应的失效柱水平位移随跨度比的增大而依次减小。对不等跨试件,变形较大时梁柱子结构因短梁梁端转角远大于长梁,使得内力重分布时线刚度较大的短梁将承担较多的水平荷载而先发生破坏,且不等跨试件的梁端塑性转角大于等跨试件。3个试件的抗力机制发展过程均可划分为梁机制与悬链线机制的混合阶段、悬链线机制阶段,且悬链线机制的充分发挥需要梁柱间具有可靠的拉结力。通过数值分析,考虑梁柱子结构材料和几何非线性、接触非线性及钢材的断裂,其结果与试验吻合较好;在此基础上,深入分析了周边构件对该连接梁柱子结构的边界约束作用,当边柱刚度足够时,周边构件的轴向约束对梁柱子结构抗倒塌承载力的影响不大。

角钢连接半刚性节点的非线性有限元分析

对采用带双腹板角钢、顶底角钢连接的半刚性钢梁柱连接节点进行了三维非线性有限元分析。在与试验数据对比的基础上,对影响该连接性能的主要参数如螺栓直径、螺栓预拉力、摩擦系数、角钢厚度等因素进行了分析,得到了其弯矩转角曲线。

双腹板顶底角钢梁柱连接节点滞回性能

通过对双腹板顶底角钢梁柱连接原型模型进行循环荷载的试验研究,并对试验模型进行非线性有限元分析计算,全面分析了双腹板顶底角钢梁柱连接节点在循环荷载作用下的破坏机理和极限变形状态。研究了高强螺栓预紧力,角钢与梁、柱之间的接触压力等节点组件之间的力学特征,预紧力的变化对节点组件工作影响最大,对工程设计有重要的参考价值。

腹板双角钢梁柱连接的滞回性能

为了研究腹板双角钢梁柱连接的滞回性能,在考虑材料、几何和接触状态非线性基础上,采用三维实体单元对腹板双角钢梁柱连接进行了循环加载有限元模拟.系统研究了角钢厚度、角钢长度、与柱连接角钢肢螺栓中心线到与梁连接角钢肢背距离以及高强螺栓直径和级别等参数对连接承载能力和滞回性能的影响.有限元分析结果表明:大部分连接在循环荷载作用下表现出良好的延性,转角超过0.04 rad,抗弯强度不大,可作为铰接节点;少部分连接具有相当的抗弯能力,在结构分析中,须考虑节点抗弯强度对框架性能的影响,不能简单作为铰接处理.建议在设计时,螺栓的线距在满足构造要求同时,取最大线距值;连接在满足抗剪要求的前提下,螺栓中距和端距应取最小构造间距,以保证角钢长度取值较小.

钢框架腹板双角钢连接梁柱子结构抗倒塌性能分析

腹板双角钢连接作为梁柱节点的一种常用连接方式大量使用于钢结构工程中,其节点的受力性能和破坏方式与钢框架的抗倒塌性能密切相关.采用显式动力准静态法分析了腹板双角钢连接梁柱子结构在大变形下的抗力机制转换及破坏模式,并通过试验结果进行了分析验证.通过对影响钢框架梁柱子结构抗倒塌性能的主要因素(梁跨高比、连接角钢厚度及节点螺栓布置)进行参数分析,获得了一些有价值的结论,为同类连接形式的钢框架结构抗倒塌分析和设计提供参考.

波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点研究

运用有限元软件ANSYS对波纹腹板H型钢梁顶底角钢半刚性节点进行静力荷载下的数值模拟,分析不同角钢厚度和梁高对半刚性节点受力性能的影响。结果表明:增加角钢的厚度,节点的初始转动刚度和抗弯承载力呈增长的趋势,但随着进入塑性变形阶段其增幅逐渐减小,当角钢的厚度增加到一定的程度时,对节点的初始转动刚度和抗弯承载力影响不大;增加角钢的厚度,节点的延性会降低;增加梁截面高度可以有效的提高节点的初始转动刚度及抗弯承载能力。

腹板角钢连接节点新的设计模型

腹板角钢连接是一种在工程中被认为是完全铰接的连接形式,但随着研究的深入,有大量的成果表明其具有明显的半刚性特性,同时对于这种M-θ关系曲线在尾部有一定上翘的刚度较弱的连接,采用已有的M-θ曲线方程不能很好描述其曲线特性。在已有的试验数据基础上,提出一种能更好描述此种节点特性的新的设计模型,并对模型中的控制参数的计算提出了分析方法。

带双腹板顶底角钢连接初始刚度研究

初始连接刚度在节点刚度分类和钢结构地震分析中占有很重要的地位,因此研究连接的初始刚度很有现实意义。主要研究带双腹板顶底角钢连接初始刚度的确定方法以及影响其性能的主要因素。

双腹板顶底角钢连接钢框架数值分析及试验

文章对双腹板顶底角钢连接钢框架进行非线性有限元分析,研究了该种框架的受力及变形特点、结构的延性、刚度等性能,分析了框架节点的受力特点及各部件的应力、应变变化情况,为该种连接钢框架的周期往复荷载试验的进行提供依据;同时对双腹板顶底角钢连接钢框架进行弹性阶段周期往复试验,获得其初始刚度,为后续拟动力试验提供依据。

角钢厚度对半刚性梁柱连接性能影响研究

运用有限元ANSYS软件和欧洲规范EUROCODE3给出的钢材在高温环境下的热物理及力学特性参数,建立了3个不同顶底角钢厚度的带双腹板顶底角钢梁柱连接的有限元分析模型。运用热-力耦合分析方法,对双腹板顶底角钢梁柱连接在高温下的抗火性能进行了深入研究,探讨了顶底角钢厚度变化对连接在高温环境下受力机理以及螺栓预紧力受温度影响的规律,所得结果对该类节点的抗火设计具有一定的参考价值。

带双腹板顶底角钢连接节点的抗火性能

建立了带双腹板顶底角钢梁柱连接节点有限元分析模型,对模型进行了热-力耦合数值计算,分析了在温度和力荷载工作作用下带双腹板顶底角钢梁柱连接的承载力、温度传导和变形状态。探讨了带双腹板顶底角钢梁柱连接节点中顶底角钢、腹板、螺栓在高温环境下受力机理以及螺栓受温度影响预拉力损失规律,获得了试验难于测得的力学特性,为带双腹板顶底角钢梁柱连接在抗火性能方面的应用提供理论依据。

采用角钢连接节点的新设计模型

对采用顶底角钢和腹板角钢等两种连接节点的M-θ关系的数学模型进行了研究,提出了可供设计采用的对数形式三参数模型。此模型中,初始刚度完全由理论分析得出的解析公式计算,极限弯矩则由可能出现的多种破坏形式中的最小理论承载力确定;而形状系数则由试验结果进行回归分析得到。通过与前人报道的试验结果对比后发现,该计算公式与试验结果有着很好的吻合,同时也便于在设计工作中采用。

双腹板顶底角钢梁柱连接受力性能分析

建立双腹板顶底角钢梁柱连接节点的精细有限元模型,对模型进行了非线性有限元数值计算,分析了在单调荷载作用下双腹板顶底角钢梁柱连接节点的承载力、极限变形状态、破坏机理和变形状态.深入探讨了双腹板顶底角钢梁柱连接高强螺栓的预紧力,角钢与梁、柱之间的接触压力等节点组件之间的力学特性,获得试验难于测得的力学特性,为双腹板顶底角钢梁柱连接在工程中的应用提供理论依据.

带双腹板、顶底角钢梁柱连接有限元分析

对带双腹板顶底角钢梁柱半刚性连接进行了有限元分析 ,得到了此类连接在单向荷载作用下的应力发展状况、应力分布以及破坏形式。同时还对有限元分析结果与理论分析、试验结果做出了对比 。

顶底角钢带腹板双角钢半刚性连接的试验研究(英文)

通过5个原型试件在循环荷载作用下的拟静力试验,分析了各种节点的能量耗散机制。这些节点是在钢框架中的顶底角钢半刚性连接和顶底角钢带腹板半刚性连接。通过试验测量,梁柱节点重点部位的应变情况和节点域加劲板的变形情况,给出了各类型节点的M—θr滞回曲线,计算了节点初始转动刚度R0、试验终止时的节点弯矩Mmax,试验终止时节点转角θr和梁截面塑性弯矩Mpb。所得结论对工程设计和施工将具有重要的指导意义。

腹板单角钢连接的初始刚度和变形能力研究

通过有限元软件ABAQUS分析腹板单角钢的连接性能,主要分析连接的初始刚度和变形能力,并提出腹板单角钢半刚性连接的初始刚度和变形能力的计算式。将计算式与试验结果进行比较,二者吻合较好,验证了提出的腹板单角钢的半刚性连接计算式的有效性。

双腹板、顶底角钢半刚性连接节点的非线性有限元分析

用ANSYS有限元程序对双腹板、顶底角钢半刚性连接节点的非线性性能进行了理论分析,并将计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好.通过对7个系列共23个双腹板、顶底角钢连接试件的有限元分析,重点探讨了连接的各类组件对节点力学性能的影响.结果表明:梁截面高度、顶底角钢厚度及与柱翼缘相连的顶底角钢螺栓间距对节点力学性能的影响较大;腹板角钢厚度对节点力学性能有一定的影响;柱腹板水平加劲肋、柱截面高度和螺栓直径对节点力学性能的影响较小.双腹板、顶底角钢连接梁柱节点属于典型的半刚性连接节点,建议在设计中考虑其对结构受力性能的影响.

双腹板角钢-顶底角钢连接半刚性梁柱节点的滞回性能模拟分析

利用ANSYS软件对双腹板角钢-顶底角钢连接半刚性梁柱节点进行了非线性有限元分析。分析考虑了几何、材料和接触非线性,获得了连接在循环荷载作用下的应力分布、塑性变形以及弯矩-转角滞回曲线,并与试验结果进行了对比。研究结果表明:双腹板角钢-顶底角钢连接梁柱节点具有稳定的滞回性能、良好的延性和耗能能力;ANSYS可用于模拟角钢连接半刚性节点的受力性能。