不同可替换构造钢连梁抗震性能研究

为实现剪力墙结构或框剪结构的震后快速修复,在钢连梁中采用震损可替换技术;采用ABAQUS软件对不同可替换构造的钢连梁进行数值仿真,研究不同跨高比下试件的抗震性能。研究表明:当跨高比较小时(≤2),由于受剪需求较高,采用摩擦端板连接构造的钢连梁比采用传统拼接板构造的钢连梁更容易形成受力明确的屈服耗能段,同时具有更大的初始刚度、强度和更稳定的滞回高能性能;随着跨高比增大(3),采用摩擦端板连接构造的钢连梁由于端板和螺栓的变形较大,抗震性能受到一定程度的削弱,增长摩擦端板并加设螺栓的构造能有效限制端板之间的相对变形,对试件抗震性能有明显的改善。而采用传统拼接板构造的钢连梁则具有更高的刚度和强度。在参数分析的基础上,对满足不同工程需求的可替换钢连梁连接构造提出建议,其研究成果可为建筑工业化和震后快速修复提供借鉴。     

T型钢半刚性连接梁柱节点抗震性能试验研究

通过对两组T型钢连接梁柱节点的单向与循环加载试验,了解该类型节点的抗震性能以及翼缘厚度对节点抗震性能的影响,并通过IDARC程序模拟节点的受荷过程,讨论T型钢连接梁柱节点理论建模的方法.试验研究表明:T型钢梁柱连接滞回曲线饱满,连接表现出了良好的延性,极限转角均超过了欧洲规范规定的极限转角0.03 rad,具有较为理想的抗震性能;T型钢翼缘越厚,节点初始刚度、承载力以及耗能能力越大;对于半刚性连接中螺栓刚度大于T型钢翼缘刚度的试件应按T型钢的极限承载力设计.程序分析表明:利用刚度均匀变化的节点板模拟T型钢的半刚性连接具有较高的模拟精度,通过调整节点板底部刚度以及屈服弯矩可以模拟不同翼缘厚的T型钢半刚性连接.     

翼缘削弱型端板连接节点抗震性能分析

为克服梁柱外伸式端板连接节点抗震性能的不足,论文提出了梁翼缘削弱型外伸式端板连接节点这种新的节点形式。应用ANSYS有限元对此种节点进行了非线性单调和滞回有限元分析。研究了端板厚度、端板上螺栓数量、翼缘削弱尺寸(削弱区起始位置、削弱区长度、最大深度)对节点承载力、塑性铰形成规律以及滞回性能的影响。结果表明:所提出的梁柱外伸式端板连接节点的抗震性能优于普通外伸式端板连接节点;选择合理削弱参数可以有效地提高外伸式端板连接节点的抗震性能,克服其不足。     

新型全螺栓分层装配式节点抗震性能分析

在装配式结构中,梁柱节点连接方式不仅影响装配效率,抗震性能在结构抵抗地震作用中更起到决定性的作用。通过改变节点构造将塑性铰从核心区向梁上发展,提出了一种新型全螺栓分层装配式连接节点,以提高节点抗震性能。采用有限元分析软件建立新型全螺栓分层装配式节点模型,通过与试验结果对比确定方法的有效性。分析了方钢管柱壁厚、节点域翼缘厚度、内套筒壁厚和内套筒凸起高度等参数对节点抗震性能的影响规律。获得节点破坏过程和破坏模式,并得到滞回性能、刚度和强度退化等抗震特性,为新型全螺栓分层装配式节点的设计提供了可靠依据。     

梁柱节点刚度对Y形偏心支撑半刚接钢框架抗震性能的影响

为了研究不同梁柱节点刚度对Y形偏心支撑半刚接钢框架抗震性能的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了不同梁柱节点连接刚度的六层两跨平面钢框架模型,并对其滞回性能进行了非线性数值分析,对比分析了各模型的承载力、侧向刚度、延性、耗能能力等特性。结果表明:随着节点刚度的增大,各模型的屈服荷载、极限荷载、抗侧刚度、延性系数逐渐增大。Y形偏心支撑半刚接钢框架节点刚度越接近理想刚接情况,其抗震性能越好。倒三角水平循环荷载作用下,各模型均为耗能连梁首先屈服,且按照由底层到顶层的顺序逐渐屈服,中间底层柱在受力过程中应力较大,设计时应重点考虑。     

外伸式端板连接钢-混凝土组合节点抗震受剪承载力

为了进一步研究外伸式端板连接型钢-混凝土组合节点的受力特点、破坏形态以及节点的抗震受剪性能,进行了7个外伸式端板连接节点的低周反复荷载作用的试验,对其破坏形态进行了分析,提出了可供实际工程参考使用的节点核心区抗震受剪承载力计算公式;对比分析了不同的螺栓数量、排列方式和螺栓直径的节点抗震受剪承载力值及耗能能力,给出了相同的螺栓排列方式,指出螺栓直径大的其抗震承载力高,并指出三行三列螺栓排列方式的节点是外伸式端板连接钢-混凝土组合节点最为合理的节点形式。     

T形钢管混凝土柱与钢梁外伸端板连接节点抗震性能试验研究

本文对3个T形钢管混凝土柱与钢梁外伸端板连接节点进行了低周反复荷载作用下的试验研究及分析,研究外伸端板连接节点破坏形式及抗震性能。分析结果表明:该类节点的强度主要取决于高强螺栓的强度及外伸端板的强度和刚度,高强螺栓强度和外伸端板厚度的不同直接影响节点的性能;该类节点具有较好的耗能性能,强度较高。这些研究结果对外伸端板连接节点的研究和应用提供了一定的理论基础。     

新型装配式混凝土框架连接节点抗震性能试验

为推广装配式混凝土框架结构的应用,提出3种不同的新型装配式钢筋混凝土框架中节点连接形式,进行低周往复荷载试验。对比各试件的破坏形态、滞回性能、刚度退化、累积耗能和节点剪切变形等抗震指标。研究结果表明:采用方钢管连接的装配式混凝土节点呈现梁端弯曲破坏,采用工字钢连接或对拉螺栓连接的节点呈现节点核心区剪切破坏。采用方钢管的连接形式既能改善节点核心区的破坏形态,又能提高其承载能力、变形能力、耗能能力和梁端转动能力,同时显著改善节点的滞回特性,减小核心区的剪切变形。在弹塑性和塑性变形阶段,采用方钢管连接形式的装配式混凝土节点的抗震性能优于工字钢连接和对拉螺栓连接的节点。此外,采用工字钢连接形式比对拉螺栓连接形式的节点具有更高的承载能力、耗能能力和较小的核心区剪切变形。     

低周反复荷载作用下矩形钢管混凝土柱与钢梁连接节点的受力性能

本文进行了2种矩形钢管混凝土柱与钢梁连接节点——翼缘全螺栓(BFP)连接节点与外加强环(WFP-BW)连接节点在柱端低周反复荷载作用下的抗震性能试验,分析比较了这2类节点与焊接翼缘板(WFP)连接节点在不同轴压比下的滞回性能、强度与刚度退化、延性比与耗能比、破坏机理与破坏特征,得出了一些有参考价值的结论。     

大尺度新型卷边PEC柱-钢梁T形件摩擦耗能型连接中节点抗震试验研究

本文考虑柱轴压力、PEC柱布置方式和钢板组合截面类型等设计参数,对4个大尺度新型PEC柱-钢梁T形件摩擦耗能型中节点试件进行拟静力试验。基于试验数据,分析了试件承载能力、连接力学性能、节点传力机理和破坏模态等抗震性能。研究结果发现:新型卷边PEC柱较大程度增强了核心区混凝土的约束作用,更好满足"强柱弱梁"的抗震设计要求;PEC柱轴压力增大了节点初始转动刚度,其二阶效应降低了节点抗弯承载力,但加快了梁截面进入屈服的损伤进程;预拉对穿螺栓使节点域实现了混凝土斜压带传力机理,相应降低了节点区的抗剪需求,且具有一定的自复位功效;由于T形件对节点的加强作用,使得除试件SLJ3外的其余试件破坏模态均为T形件端部外排螺栓附近钢梁截面充分屈服形成塑性铰的理想延性破坏机构,对应连接转角均大于大震层间相对侧移限值1/30,表明摩擦耗能型连接较好实现了"小震通过摩擦耗散地震能,中大震利用T形件端部外排螺栓附近梁截面屈服耗散地震能"的设计目标。     

新型PEC柱-钢梁T形件连接组合框架层间抗震性能数值模拟

以采用预拉对穿螺栓T形焊接连接的新型卷边PEC柱-钢梁组合框架中间层子结构试验试件作为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对其进行了拟静力循环荷载下抗震机理的数值模拟。基于模拟数据整理,分析了试件结构的承载力、抗侧刚度、节点连接性能、耗能能力、剪力分配、变形模式、节点域传力机理和破坏机构等抗震性能。研究结果显示:试件具有较高的承载能力、较大的初始抗侧刚度和良好的耗能能力;新型卷边PEC框架柱平均分担水平力,层间变形表现为剪切型变形模式;预拉对穿螺栓连接表现出部分自复位功效;T形件的设置既保证了节点的必要刚度,又使得试件破坏模式为梁端出现塑性铰位置外移至T形件外端部的塑性机构,更好地满足了"强柱弱梁"的抗震要求,且对应层间剪切角和节点连接转角均超过中震层间侧移限值1/50,表明该结构体系具有良好的抗倒塌能力。研究成果可为卷边PEC柱相关框架结构体系的进一步研究和工程应用推广提供参考。     

装配式内藏钢桁架混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为了提高装配式剪力墙的抗震性能,提出并设计了一片暗柱内置H型钢装配式内藏钢桁架混凝土剪力墙及一片暗柱内置圆钢管装配式内藏钢桁架混凝土剪力墙,其中H型钢竖向连接采用顶底角钢复合连接,圆钢管竖向连接采用端板焊接.通过对试件进行低周反复加载试验,得到剪力墙试件的破坏模式、滞回曲线、承载力、延性、残余变形、刚度退化和耗能能力等...     

梁端楔形翼缘连接钢框架抗震性能和抗震设计研究

根据两跨两层梁端楔形翼缘连接钢框架试件的低周反复加载试验,研究了梁端楔形翼缘连接钢框架结构在地震作用下的滞回性能、耗能机制、耗能能力和破坏形态。结果显示,试件破坏模式为延性,塑性铰出现在梁翼缘变化处,远离梁柱交界,梁端楔形翼缘连接钢框架具有良好的抗震性能。针对梁端楔形翼缘连接钢框架的特点,提出了强柱弱梁、强节点弱杆件和节点域抗震设计要求。     

方钢管混凝土框架抗震性能试验研究与非线性有限元分析

为研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的抗震性能,制作了3榀方钢管混凝土框架试件,通过低周反复荷载试验,研究了框架的抗震性能,分析了轴压比、梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响.在考虑几何、材料及接触非线性的基础上,采用有限元软件ABAQUS 6.10对试验框架进行了低周反复荷载作用下的精细化数值模拟.与试验结果的比较表明,数值分析结果与试验结果吻合较好,具有较好的精度,可用于方钢管混凝土框架的分析.基于数值分析结果,剖析了框架梁柱连接节点、柱脚等关键受力部位的应力发展过程,明确了框架的受力机理和破坏机制.     

新型端板螺栓连接框架节点抗震性能试验研究

提出了一种新型预应力混凝土梁、连续复合螺旋箍筋混凝土柱及端板螺栓连接的装配式节点,该节点的基本构造为:采用高强螺栓通过外伸端板将梁与柱装配在一起,并在梁柱中均采用连续复合螺旋箍筋,另在梁中配置预应力筋与普通钢筋,普通钢筋通过墩头与端板焊接在一起,且在节点核心区处采用钢板箍替代箍筋。该节点传力明确,且避免了核心区钢筋纵横交错的现象。为研究该节点的抗震性能,通过拟静力试验对该节点的滞回曲线、延性、高强螺旋箍筋对混凝土的约束作用等进行了分析。试验结果表明:节点破坏前,梁端出现了明显的塑性铰,节点具有较好的延性及耗能能力,且柱子和核心区的损坏程度较小,密配高强螺旋箍筋的约束作用能有效地提高构件的抗剪承载力和结构的变形能力。     

外伸端板连接构造参数变化对撬力的影响

钢结构外伸端板连接撬力对节点性能产生不利影响。外伸端板构造形式变化对撬力的影响比较复杂,故撬力准确计算比较困难。进行了外伸端板连接节点端板厚度、螺栓直径以及螺栓布置等构造参数变化对撬力的多因素影响有限元分析,并通过试验结果进行了验证。分析结果表明:端距、螺栓列横向间距以及端板厚度等构造参数变化对端板连接节点撬力产生不同程度的影响,我国现行规范(JGJ82-2011)撬力计算值与有限元结果基本一致,个别构造特殊的端板连接撬力计算值存在一定的误差。在有限元分析基础上,给出了有效减小撬力的连接构造设计建议,并对我国规范撬力计算公式进行了修正完善,修正公式计算结果与有限元计算结果取得了更好的一致性。     

双肢空腹式型钢高强混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过一榀型钢混凝土梁连接的空腹式型钢高强混凝土短肢剪力墙模型的拟静力试验,考察该类双肢墙的抗震性能及破坏机制。试验结果表明:试件从型钢高强混凝土连梁屈服形成塑性铰,再到墙肢屈服发生破坏,呈现出强墙肢弱连梁的破坏机制,但破坏过程中仍具有较强的脆性特征;试件延性系数、耗能等效黏滞阻尼系数为4.15和0.170,表明该类结构具有较好的抗震变形及耗能能力;当水平位移比Δ/Δ_y=2时,试件剩余刚度只有初始刚度的23.6%,表明该类结构在连梁遭受地震损伤后的刚度退化严重,抗侧稳定性变差。     

可更换耗能板自复位梁柱节点静力性能研究

为提高装配式结构梁柱节点自复位性能和安装便捷性,基于损伤控制、震后更换和模块化装配的设计理念,提出了一种新型可更换弧形耗能板栓接自复位梁柱节点。建立了焊接节点、螺栓连接节点、狗骨形耗能板自复位节点以及新型可更换弧形耗能板自复位节点的精细化有限元模型,对其静力性能进行对比分析,并研究了所提新型连接节点的钢绞线初始预紧力大小、弧形耗能板的半径和厚度以及耗能板构造形式等参数对节点的承载力、自复位特性和耗能性能影响规律。研究表明：提出的新型节点初始刚度与焊接节点刚度基本相同,最大承载力优于焊接和栓接节点;新型节点的滞回曲线呈“旗帜形”,表现出良好的自复位性能;钢绞线初始预紧力太大会降低节点自复位性能;弧形耗能板的厚度和半径可调控节点承载力、自复位性能以及耗能能力;较狗骨形耗能板,弧形耗能板对自复位节点主体结构有更好的保护作用。     

钢框架带悬臂梁拼接节点的抗水平地表变形试验研究

以单层单跨带悬臂梁段拼接钢框架为研究对象,通过地表变形的物理相似模拟试验,研究了钢框架带悬臂梁段拼接节点在地表水平变形作用下的附加应力和变形规律。主要研究在水平拉伸和水平压缩作用下,拼接节点处腹板拼接板和上下翼缘拼接板内产生的附加内力及变形曲线,分析了上下翼缘拼接板和腹板拼接板中间位置点的变形值随着试验加载值的增加而变化的原因。研究结果表明：地表水平拉伸作用最为不利;拼接节点虽会产生附加变形,但在很大程度上仍处于弹性阶段,卸栽后可以恢复,表现出良好的抗变形性能。最后给出建议：在地表变形地区新建或加固改造钢结构建构筑物时,采用钢框架带悬臂梁段高强螺栓拼接连接,可以很好地吸收变形能。     

方钢管混凝土柱—钢梁节点抗震性能数值分析

根据《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的节点形式,制作了两类带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点,即栓焊连接和全对焊连接。建立同时考虑大变形的几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、材料非线性等三重非线性因素的有限元分析模型,通过低周反复加载有限元分析,研究两类节点的抗震性能,并对两类节点的滞回曲线、骨架曲线、节点延性及耗能指标等进行对比分析。结果表明:栓焊连接节点由于螺栓的滑移致使节点的刚度较全对焊连接节点小,螺栓的滑移导致节点的屈服荷载较全对焊节点低,且全对焊节点与栓焊连接节点相比,承载力较大;两类节点滞回曲线均比较饱满,具有较好的耗能性能,由滞回曲线分析得出的耗能指标均满足结构抗震设计的要求,且全对焊连接节点的耗能能力大于栓焊连接节点的耗能能力,抗震性能优于栓焊连接节点。为钢管混凝土结构设计提供了理论依据。