新型梁柱装配式刚性节点三种设计方法对比分析

梁柱装配式刚性节点是一种新型节点,它具有构造简单、整体性能高、安装方便等优点。分别采用等强度设计法、精确设计法和简化设计法对新型梁柱装配式刚性节点进行设计。在此基础上,考虑几何、材料和状态三重非线性,利用ABAQUS软件对节点进行了非线性有限元分析,得到了节点在单调荷载作用下的荷载-位移曲线及低周反复荷载作用下的滞回曲线,研究了按不同方法设计的节点的力学性能。研究结果表明:按照等强度法设计的节点具有较高的承载力,且在低周反复荷载作用下的滞回曲线较饱满,滞回环面积较大,表现出了良好的耗能性能。建议在设计此种形式节点时,优先考虑等强度设计法。     

新型截面SRC梁柱节点抗剪承载力计算研究

提出新型截面(正向和斜向布置扩大十字型钢)型钢混凝土(SRC)柱-I字型钢SRC梁节点的构造措施。通过4个新型截面SRC柱-I字型钢SRC梁节点试件与1个普通SRC梁柱节点试件的低周反复荷载试验,研究试件的破坏特征和节点区剪力-剪切角关系,分析配钢形式、加载角度和构造措施对节点剪切变形的影响,并进一步提出实腹式SRC梁柱节点的受剪机理,结果表明,新型截面SRC梁柱节点发生核心区剪切破坏,其受力机理为斜压杆、刚框架-钢板剪力墙和约束机理的综合作用。通过对数值模拟数据的回归分析,采用叠加方法,提出考虑型钢腹板、箍筋和轴压比的新型截面SRC梁柱节点抗剪承载力计算公式,计算值与试验结果吻合较好。     

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。     

新型预制装配框架梁柱节点低周反复荷载试验研究

在凝练国内外已有的研究基础上,创新性的提出了一种新型预制装配混凝土框架梁柱节点,为了能够研究新型节点的抗震性能,对2个预制装配混凝土框架梁柱节点及一个现浇节点进行低周反复荷载试验,新型节点与现浇节点的不同点在于新型节点梁的受力钢筋采用预应力钢绞线进行了替代,2个预制节点的不同点在于梁柱节点核心区处是否设置附加钢筋。通过试验对2个预制节点以及现浇节点的极限承载力、滞回曲线、耗能、层间位移、刚度以及延性进行了测试分析,试验发现预制试件的极限承载力优于现浇试件,滞回环的面积与现浇构件滞回环面积基本相当,说明预制节点的耗能能力及延性基本等价于现浇试件。验证了新型节点可以应用于有抗震设防要求的地区。     

木柱与钢筋混凝土梁柔性装配节点的非线性力学性能分析

为研究装配式木柱与钢筋混凝土混合结构梁柱柔性节点的非线性力学性能,设计一种木柱与钢筋混凝土混合结构装配节点.利用 ABAQUS软件建立有限元模型,并对节点模型进行单调加载荷载分析和低周反复加载分析,主要研究橡胶硬度和竖向荷载对装配节点的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、承载力及耗能能力等非线性力学性能的影响,并与相关文献对比,验证分析方法的可行性.结果表明:该柔性节点的主要破坏模式有柱脚受压屈曲、受拉抬起现象和橡胶压缩变形破坏.柔性装配节点的承载力、刚度、延性与其阻尼材料的硬度二者呈正比关系.随着阻尼材料硬度提高,可以有效限制柱体侧倾和柱脚抬起现象.当采用71HA 硬度的橡胶材料时其耗能能力较好.同时,竖向荷载对装配节点的阻尼比影响较大,增加竖向荷载可以有效提高该节点的黏滞阻尼比.     

基于ANSYS自定义单元的半刚性梁柱节点抗震滞回性能模拟分析

采用峰值指向滞回模型模拟半刚性连接在循环荷载下的非线性行为,建立了能同时考虑几何、材料和连接非线性的精细塑性铰法平面梁柱单元模型,利用ANSYS用户可编程特性（UPFs）,对自定义单元进行编译并嵌入到ANSYS平台中。利用试验数据拟合得到滞回模型参数,经自定义单元进行分析计算,得到节点的载荷-位移滞回曲线。通过与试验结果对比分析表明:模拟结果与试验结果吻合良好,该单元模型具有很大优势,可用于半刚性梁柱节点的滞回性能分析。     

不同装配节点轻型钢管再生混凝土框架抗震性能试验研究

为研究不同梁柱连接节点构造以及了解内填再生混凝土、梁柱截面尺寸对轻型钢管再生框架抗震性能的影响,本文提出了4种新型装配式节点构造,进行了6个框架试件的低周反复荷载试验,分析了各试件的破坏形态、承载能力、滞回性能、延性、强度及刚度退化、耗能能力等。结果表明:节点构造对框架抗震性能影响较大,本文提出的加强型节点构造可显著提高钢管再生混凝土框架的承载力、刚度及耗能能力;内填再生混凝土可以显著提高轻钢框架的抗震性能,耗能能力提高635.7%;适当增大梁柱截面尺寸有利于提高结构的承载力、刚度及延性。     

板钉连接CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区受力性能数值模拟

建立竖板-栓钉连接钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）梁节点试件（SSJD）拟静力加载试验有限元模型,并在节点损伤情况、梁端荷载-位移曲线等数值模拟结果与试验结果吻合较好的基础上,进一步开展了RC梁混凝土强度、配筋率ρ_s和连接竖板长度L_b及界面连接情况等对CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区域力学性能的影响。研究结果表明,RC梁混凝土强度对试件SSJD塑性铰区域受力性能的影响较小;适筋范围内RC梁配筋率增加可适当提高试件SSJD承载力和延性;随着连接竖板长度的增加,梁端塑性铰区域外移,梁破坏荷载增大;本研究给出的RC梁与CFST柱之间的界面抗剪承载力模拟值与计算值吻合较好,可用于界面抗剪设计。     

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。     

钢筋混凝土梁板柱空间节点抗震性能试验研究

通过对一个钢筋混凝土框架中柱空间梁柱节点和一个带现浇楼板空间节点在平面内施加低周反复荷载以及对一个带板空间节点在斜向施加低周反复荷载,深入研究了空间节点在平面内加载和斜向加载下的破坏形态,滞回性能等抗震性能。试验结果表明:在正向弯矩作用下,带板试件梁端承载力略有提高,延性发展直至纵筋拉断;在负向弯矩作用下,带板试件由于板筋参与工作承载力提高2倍以上,变形能力受受压区混凝土破坏控制,与无板试件相当;带板试件在斜向荷载作用下由于相邻梁上作用弯矩相反,减少了板筋参与工作范围,承载力略低。     

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。     

某新型梁柱节点的装配式钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计研究

在一种新型无黏结预应力装配式混凝土梁柱框架节点抗震性能试验基础之上，使用基于位移的抗震设计方法对新型框架节点的无黏结预应力装配式钢筋混凝土框架结构进行整体抗震设计研究。首先使用有限元软件sap2000进行预应力三维结构设计并建立相应的有限元模型，同时建立该梁柱节点的梁恢复力模型，进而实现自定义塑性铰本构关系研究该装配式框架结构。使用pushover分析去表征结构的抗震性能，对比研究不同目标位移下的相应性能水平要求。通过施加Y方向均匀分布荷载对结构进行弹塑性推覆分析，对结构的层间位移角、破坏机制进行分析讨论。结果表明：按照"功能良好""生命安全""防止倒塌"三水平的设计均达到预期结果，各层层间位移角和薄弱层的性能均能满足规范的相应要求。并选用三条地震波对结构进行弹塑性动力时程分析，表明基于该新型梁柱节点的装配式结构在基于位移的抗震设计中可以较好满足相关抗震性能水平要求。     

不同配筋附加角钢板的预应力装配框架中节点抗震性能试验研究

通过对不同配筋率下现浇钢筋混凝土中框架节点和附加角钢板的预应力装配式混凝土中框架节点的低周反复荷载试验,研究了不同配筋率下现浇钢筋混凝土中框架节点和附加角钢板的新型预应力装配中框架节点的裂缝发展、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等抗震性能指标。结果表明:附加角钢板的新型预应力装配式中框架节点具有良好的抗震性能,提高配筋率在一定程度上可以提高节点的抗震性能。     

PE纤维水泥基复合材料框架梁柱节点的抗震性能试验研究

为了研究聚乙烯(PE)纤维水泥基复合材料应用于结构中的抗震性能,对PE纤维水泥基复合材料梁柱节点和普通混凝土梁柱节点进行了低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究。对节点破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力、刚度退化、强度退化和耗能等抗震性能进行了对比分析。试验结果表明:2种节点均经历了初裂、通裂、极限和破坏四个过程;PE纤维水泥基复合材料替换节点核心区附近混凝土,将混凝土框架节点从核心区剪切破坏提升为梁的弯曲破坏,对节点的初始刚度有一定提升,屈服荷载和极限承载也有所增强,节点强度和刚度始终优于混凝土节点,对节点的耗能能力没有明显影响。     

板柱结构中柱节点抗震性能的试验研究

通过5个板柱结构中柱节点的水平低周反复荷载试验,研究了中柱节点的延性、滞回特性、耗能能力和破坏形态。实验结果表明,水平荷载作用下中柱节点主要有弯曲破坏和冲切破坏2种破坏形态,板中钢筋的配筋率是影响节点破坏形态的主要因素之一,板柱结构中柱节点的抗震性能要比框架结构的梁柱节点差。     

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。     

基于性能提升的螺栓-组件连接抗倒塌分析

框架竖向承重构件失效后,节点的性能决定了荷载是否能可靠地传递给相邻构件。栓焊刚性连接具有较高的初始刚度,在大变形条件下梁端母材易过早断裂,悬链线机制的发挥无法保证;顶底角钢腹板双角钢半刚性连接虽然具有较大变形能力,但在早期小变形阶段承载力偏低,性能有所不足。为全面提高节点的抗倒塌性能,设计了1种螺栓-组件连接节点,通过建立理论模型与数值模型进行相互验证,对该连接方式的抗倒塌性能进行了细致分析。结果表明:螺栓-组件连接子结构初始阶段承载力高于栓焊连接,并且在过渡阶段稳定上升,具有较大的转动变形能力。通过将梁腹板局部加厚,可使其在大变形条件下的承载力高于双腹板顶底角钢半刚性连接,抗倒塌性能优越。该新型连接节点传力明确,各组件工作性能合理高效,理论分析表明组件约束长度β、壁厚h和滑道长度d是影响其抗倒塌性能的关键因素,并给出了设计建议。     

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.     

预制装配式混凝土斗拱节点抗震性能试验研究

斗拱,又称枓栱、欂栌等,是中国古建筑的代表性构件。试验制作了5个预制装配式混凝土斗拱节点,并进行了低周往复荷载试验。通过控制预制装配式混凝土斗拱节点的轴压比与斗拱配重等因素进行了参数分析,研究了不同预制装配式混凝土斗拱节点的破坏特征与抗震性能指标,并揭示了混凝土斗拱在地震作用下的薄弱部位。结果表明:预制装配式混凝土斗拱节点的破坏形态为柱底部的横向破坏及斗拱节点处的竖向破坏,随着轴压比的降低,试件承载力有一定下降,但其衰减趋势减缓,延性及耗能能力提高。随着斗拱配重的增加,试件的荷载—位移滞回曲线呈"捏缩状",曲线不够饱满。混凝土斗拱的承载能力与变形性能也随之降低,强度衰减和刚度退化现象比较缓慢。     

装配式钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过对2个新型装配式混凝土框架节点和1个现浇混凝土框架节点进行拟静力试验研究,对比分析装配式混凝土框架节点破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等指标。研究结果表明:新型装配式混凝土框架节点比普通现浇混凝土框架节点具有较好的滞回性能,较高的耗能能力以及较缓的刚度退化。在满足梁筋锚固长度要求的前提下,预制梁内钢端头长度增加使框架节点抗震性能稍有提高。装配部分后浇混凝土可以提高框架节点的承载能力和刚度。采用ABAQUS有限元软件对节点进行数值模拟,发现模拟结果与试验结果吻合较好。