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。     

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...     

半刚性连接钢框架抗震性能的模型试验研究

通过两榀1／2比例的一跨两层半刚性连接钢框架模型的低周反复荷载试验,研究了框架模型的破坏机制、、出饺顺序、滞回特性、耗能能力等抗震性能。从而得出结论：具有腹板双角钢的顶底角钢连接的钢框架由于节点连接刚度较小,因此框架在侧向力作用下变形较大,但同时此连接也改善了梁柱的内力分布,提高了框架的耗能能力,增加了结构抗震性能。     

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。     

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。     

钢框架后张抗震梁柱节点的非线性分析

推导了后张顶底角钢梁柱节点的初始刚度及极限承载力的一般公式,并利用ANSYS建立了其三维有限元模型,模拟该节点在地震荷载下的受力特征.分析表明,后张顶底梁柱节点具有与传统焊接刚性节点相近的刚度,能够充分发挥各个组成构件的性能,且残余变形较小.对比证明,角钢厚度和后张力大小是影响节点性能的主要因素.最后针对后张节点的薄弱环节提出了适合应用的改进形式.     

顶底角钢连接半刚性梁柱钢节点的滞回性能模拟分析

为了研究顶底角钢连接半刚性梁柱钢节点的滞回性能,利用ANSYS软件对该节点进行了循环荷载作用下的非线性有限元分析。分析考虑了几何、材料和接触非线性,获得了节点的应力分布、变形情况、以及连接的M-θ滞回曲线,并与试验结果进行了对比。研究结果表明:顶底角钢连接节点具有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。     

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。     

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。     

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.     

铰接隅撑钢框架抗震性能研究

传统抗弯钢框架的梁柱节点通常设计为刚性连接,这种刚性节点具有很大的抗弯刚度,然而节点延性不足,罕遇地震作用导致节点脆性断裂。研究学者提出了多种解决该问题的思路,例如半刚性连接节点、节点加强或削弱方法使塑性铰外移等。本文提出了一种简化的梁柱节点连接方式-铰接连接,改变梁柱节点的传力方式,在节点处设置隅撑提供框架的抗侧刚度,控制结构的失效模式。本文设计了三组抗弯钢框架和铰接隅撑钢框架,分别为3层、5层和8层结构,通过Pushover分析和非线性动力时程分析,对比二者之间的承载力、刚度、延性和层间侧移等抗震性能。研究结果表明:铰接隅撑钢框架具有和传统抗弯钢框架相似的抗侧刚度,且承载能力略高。罕遇地震作用下,铰接隅撑钢框架的层间侧移较小。传统抗弯钢框架失效模式为梁端出现塑性铰,而铰接隅撑钢框架的塑性区域转移至隅撑与梁连接部位。     

Seismic rehabilitation performance of steel side plate moment connections

Moment connections in an existing steel building located in Kaohsiung, Taiwan were rehabilitated to satisfy seismic requirements based on the 2005 AISC seismic provisions. Construction of the building was ceased in 1996 due to financial difficulties and was recommenced in 2007 with enhanced connection performance. Steel moment connections in the existing building were constructed by groove welding the beam flanges and bolting the beam web to the column. Four moment connections, two from the existing steel building, were cyclically tested. A non‐rehabilitated moment connection with bolted web‐welded flanges was tested as a benchmark. Three moment connections rehabilitated by welding full‐depth side plates between the column face and beam flange inner side were tested to validate the rehabilitation performance. Test results revealed that (1) the non‐rehabilitated existing moment connection made by in situ welding process prior to 1996 had similar deformation capacity as contemporary connection specimens made by laboratory welding process, (2) all rehabilitated moment connections exhibited excellent performance, exceeding a 4% drift without fractures of beam flange groove‐welded joints, and (3) presence of the full‐depth side plates effectively reduced beam flange tensile strain near the column face by almost half compared with the non‐rehabilitated moment connection. The connection specimens were also modeled using the non‐linear finite element computer program ABAQUS to further confirm the effectiveness of the side plate in transferring beam moments to the column and to investigate potential sources of connection failure. A design procedure was made based on experimental and analytical studies. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

高强钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过对采用高强钢筋的6片T形混凝土短肢剪力墙和采用高强钢筋高强混凝土的6片L形短肢剪力墙进行低周往复加载试验,研究了T形和L形的破坏形态与性能差异,分析了高厚比、轴压比、配箍间距等参数对构件破坏形态、滞回耗能、骨架曲线、延性及耗能等抗震性能的影响,对比分析了构件与普通短肢剪力墙的抗震性能差异。试验结果表明:采用腹板端部箍筋加密的方式可减轻构件端部的损伤和降低正负向加载时承载力和延性的不对称性;T形构件中高厚比为5的试件表现为弯曲破坏,其他构件表现为弯剪破坏;试验中高厚比小的构件相对于高厚比大的试件延性耗能更好,轴压比增大,构件承载力提高但延性降低;与普通短肢剪力墙相比,T形短肢剪力墙承载力和变形能力提高,耗能增加,L形短肢剪力墙承载力提高较大,极限位移增大,构件后期变形能力略有降低,但可以满足抗震性能要求。     

Test and simulation of full-scale self-centering beam-to-column connection

A new type of beam-to-column connection for steel moment flames, designated as a ＂self-centering connection,＂ is studied. In this connection, bolted top-and-seat angles, and post-tensioned （PT） high-strength steel strands running along the beam are used. The PT strands tie the beam flanges on the column flange to resist moment and provide self-centering force. After an earthquake, the connections have zero deformation, and can be restored to their original status by simply replacing the angles. Four full-scale connections were tested under cyclic loading. The strength, energy-dissipation capacity, hysteresis curve, as well as angles and PT strands behavior of the connections are investigated. A general FEM analysis program called ABAQUS 6.9 is adopted to model the four test specimens. The numerical and test results match very well. Both the test and analysis results suggest that： （1） the columns and beams remain elastic while the angles sustain plastic deformations for energy dissipation when the rotation of the beam related to the column equals 0.05 tad, （2） the energy dissipation capacity is enhanced when the thickness of the angle is increased, and （3） the number of PT strands has a significant influence on the behavior of the connections, whereas the distance between the strands is not as important to the performance of the connection.     

砖石古塔抗震性能评估方法及抗震加固措施研究

为了提高砖石古塔的抗震性能,针对其地震反应特点,研究了砖石古塔的抗震薄弱部位、抗震性能评估方法、评价指标以及抗震加固措施。主要研究结论为:（1）提出了采用极限承载能力与层间位移角2个指标综合评估砖石古塔的抗震性能,并通过工程实例验证了该方法的有效性。（2）提出了对穿锚杆锁定内外钢带围箍和竖向贯穿钢筋为主,聚丙烯酸脂乳液砂浆裂缝注浆为辅的砖石古塔综合抗震加固措施。（3）砖石古塔塔底截面为承载能力抗震薄弱部位,抗拉能力不足是导致塔体破坏的主要原因。（4）地震作用下,砖石古塔随着塔体层数的增加,层间位移角增大,顶层塔体为变形能力薄弱部位。该研究结果可为砖石古塔的抗震性能评估与抗震加固提供参考。     

装配式圆钢管柱-钢梁节点抗震性能试验研究

为验证新型装配式圆钢管柱-钢梁节点的破坏模式及抗震性能,进行了3个十字形节点的低周反复循环加载试验。研究了不同试件节点的破坏模式、滞回性能、延性及耗能性能等。试验结果表明:试件的位移延性系数为3.38~3.44,能量耗散系数为1.72~2.25,节点具有良好的滞回性能、延性及耗能能力,满足现行规范设计要求。建议在采用新型装配式节点时,梁柱连接处可同时采用加强型连接或骨式连接,以获得良好的抗震性能。     

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。     

可替换式桥梁横向防落梁限位装置抗震性能研究

针对目前桥梁结构横向防落梁限位装置损毁后修复困难的问题,提出一种新型的带可更换耗能段的桥梁横向防落梁限位装置。分别以可更换耗能段的腹板厚度、腹板高度及安装位置等为参数,采用有限元软件ABAQUS建立了10个不同参数的装置模型并对其开展拟静力仿真试验,探讨其工作机理,验证其可更换的设计思想并剖析其破坏机理,研究各参数对装置滞回曲线、承载力、延性和耗能能力的影响规律。结果表明:该装置可通过先可更换耗能段破坏再竖板破坏达到多道设防和分级耗能的目的,且整个加载过程中装置的滞回曲线饱满、稳定、无明显捏拢,表现出良好的耗能能力;随着可更换耗能段腹板厚度的增加,装置屈服承载力、极限承载力、屈服位移、极限位移以及延性系数逐渐增大,耗能能力逐渐增强;可更换耗能段高度对装置屈服承载力影响不显著;随着可更换耗能段高度的增加,装置极限承载力逐渐增大,装置屈服位移先增大后减小,装置极限位移整体呈下降趋势,装置的延性系数和耗能能力逐渐减小;可更换耗能段的安装高度对装置屈服承载力和耗能能力的影响无统一规律,但与装置的屈服位移、极限位移及延性系数成负相关。基于本析结果,建议装置在满足承载力要求的前提下,应尽量选取可更换耗能段腹板厚度较厚、高度较小和安装位置较低的参数进行设计。     

腹板摩擦式钢框架节点震后可更换性能的试验研究

主要针对梁腹板带有摩擦耗能螺栓的自复位钢框架节点结构进行抗震性能和可更换性能的试验研究,探讨该类节点在往复荷载作用下的滞回性能以及节点域的变形特征。在参数选型的基础上,对5组钢框架节点试件进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验,其中:4组试件具有自复位能力,分析了各试件的承载力、刚度、耗能性能和滞回特性等性能。综合研究结果表明:所提出的拼接节点能够利用摩擦螺栓的滑移提高节点的耗能能力,有效减少梁和柱主体构件的损伤,同时预应力筋提供了结构的自复位能力。试验结果表明:在地震作用之后,通过更换腹板及摩擦螺栓可以使结构的承载能力和耗能性能与震前基本一致,从而实现结构功能的快速恢复。     

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。