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。     

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。     

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。     

空间半刚性连接钢框架有限元分析和研究

对带双腹板顶底角钢连接以及外伸端板连接空间钢框架进行了非线性有限元分析，研究了空间钢框架的静力承载性能与节点刚度的关系，得到了不同节点刚度对空间钢框架位移和内力的影响结果，对工程应用具有一定的参考价值。     

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.     

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。     

考虑节点半刚性影响的预压装配式PC框架内力分析

考虑节点半刚性的影响下,建立了预压装配式预应力混凝土框架在竖向荷载作用下的内力分析模型,采用螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性,导出了梁端节点相对转动刚度K不同时的杆件单元刚度矩阵,并对试验框架进行了受力验算.研究表明,在节点半刚性的影响下,预压装配式PC框架梁端弯矩有所降低,较按节点刚接计算,框架受力更接近于实际状态,与试验值吻合较好.     

方钢管混凝土柱与钢梁半刚性连接节点的恢复力本构模型

本文在试验研究和有限元模型修正的基础上,对两类方钢管混凝土柱与钢梁半刚性连接节点——缀板连接节点和穿芯螺栓-端板连接节点进行反复荷载作用下的非线性有限元参数分析,结果表明：影响缀板连接节点转动性能的主要因素是缀板的厚度,影响穿芯螺栓-端板连接节点转动性能的主要困索是端板厚度和螺栓直径等。进而通过回归分析建立了上述两类节点弯矩-转角恢复力模型的简化计算公式,可供工程设计与数值简化计算参考。     

节点连接形式对轻型门式刚架滞回性能影响研究

本文针对端板竖放、平放和斜放柱脚铰接1/2榀1/2缩尺变截面门式刚架进行滞回性能研究,每种连接形式3个试件。试验对比分析了不同端板连接的破坏形式、P-Δ滞回曲线、骨架曲线、刚度退化情况以及螺栓的内力分布规律。研究结果表明:3种连接形式的门式刚架塑性变形能力较差,耗能能力较低;端板越厚、螺栓等级越高、数量越多的节点刚度越大,但后期刚度退化越严重。端板竖放与平放连接接近刚性节点,斜放节点的变形能力优于其它两种形式,相应的刚架耗能能力也较好,但承载力较低;综合分析破坏模式、承载力和变形能力等,建议设计时优先选用端板竖放连接形式。     

高温下钢及组合钢节点有限元建模及基于构件的分析方法（英文）

欧洲规范EC3 Part 1-1第5章[1]允许工程师使用一些先进的有限元分析软件来分析和设计钢结构,如线弹性、刚塑性以及二阶弹塑性整体分析。这3种极不相同的分析方法,能够用于简支、半连续以及连续节点模型中[2]。节点模型根据刚度的不同,可分为铰接、半刚性和刚性模型;按照强度的不同,可分为铰接、部分强度和全强度模型。尽管大多数的工程问题仅仅要求进行线弹性分析,但仍有一些特殊结构可能要求采用高级分析以降低施工成本,例如底层无支撑钢框架结构。在这种结构中,采用半连续节点（具有半刚度和部分强度特性）进行框架分析,会显著增强结构抵抗名义水平荷载、风荷载、整体缺陷、地震作用时的抗侧刚度和强度,因此在控制的水平荷载下计算的横向侧移可能在EC3允许的范围内。在基于性能的抗火设计中,结构抗火工程师可能想利用钢节点潜在的刚度和强度,尤其是有端板节点的钢结构,这是一种最常见的钢结构施工形式。端板可以是部分深度的,或者是延伸端板,涵盖了名义铰接、半刚性和完全刚性节点模型。本文给出了端板节点高温性能研究的一系列数值分析结果;应用基于构件的方法,建立了这些节点在高温下的力学反应计算公式,以及梁腹板剪应力分量、连接处的拉应力和压应力区域的力学模型。基于构件的方法能够考虑钢节点的热约束效应。对已有钢端板节点试验进行了有限元模拟和基于构件的分析表明,2种方法的分析结果与试验结果的偏差都是可接受的,包括热约束效应。     

屈曲约束支撑半刚性连接框架弹塑性地震位移简化计算

研究屈曲约束支撑半刚性连接框架弹塑性位移计算方法,为这种结构抗震设计提供依据.推导了屈曲约束支撑半刚性连接框架结构侧移刚度计算方法,通过计算屈曲约束支撑和半刚性连接在罕遇地震作用下的有效阻尼比,修正弹性设计反应谱,再利用修正后的设计反应谱进行结构弹塑性层间位移简化计算.通过与弹塑性时程分析对提出的计算方法进行验证.基于有效阻尼比的思想给出的弹塑性位移的简化计算方法可进行屈曲约束支撑半刚性连接框架罕遇地震下的抗震设计.     

型钢连接装配式低矮剪力墙抗震性能试验研究

采用带锚筋的锚板、腹板、端板以及加劲板作为连接件,能够通过干式连接方法将上下预制剪力墙构件连为整体。为研究该新型全装配式剪力墙的受力性能和抗震性能,设计了2个剪跨比为0.783的试件和1个相同剪跨比及配筋率的现浇整体墙体,并进行了低周往复拟静力试验,分析了该全装配式剪力墙的承载能力、刚度、延性性能和耗能能力等。研究结果表明:现浇整体墙体和全装配式剪力墙的破坏形式均为受剪破坏,全装配式剪力墙的极限位移角大于现浇整体墙体极限位移角,分别为1/77和1/133,轴压比为0.3时平均延性系数3.47,低于现浇整体墙体平均延性系数4.62;但该全装配式剪力墙具有较高的承载能力和耗能能力。型钢与剪力墙的锚筋需采用穿孔塞焊的形式连接,避免锚筋与锚板焊接的位置发生剪断的现象。     

半刚性连接钢框架结构弹性时程分析

用两端带转动弹簧的杆单元代替一般的杆单元,提出了一种新的平面杆系钢结构动力弹性时程分析计算模型。采用虚功原理,通过对单元转角-位移方程的修正,推导了这种计算模型的单元质量矩阵,并编制了相应的弹性时程分析计算程序,分析了连接的半刚性在不同地震动作用下对钢框架结构动力性能的影响,并与有限元结果进行了比较。算例结果表明:连接的半刚性对结构动力性能的影响非常大,结构的抗震性能优于刚性连接的情况。     

新型节能复合混凝土空心砌块砌体抗震性能的试验研究

本文通过2片开窗洞加窗台梁节能复合混凝土小型空心砌块墙体和2片不开窗洞墙体的水平低周反复荷载试验,研究了节能复合混凝土小型空心砌块砌体墙的受力全过程、开裂部位、裂缝发展情况以及破坏形态,分析了墙体的滞回特性、延性、耗能能力,刚度退化曲线等抗震性能,同时,考察了墙体外叶保护层的受力性能、破坏程度以及与墙体的共同工作机理,探讨了不同构造措施以及开窗洞对墙体抗震性能的影响。研究结果表明:复合混凝土小型砌块砌体从开始加载到最终破坏,砌块保护层都没有明显的鼓凸和脱落现象,说明聚苯层及横向拉结筋能够提供可靠的连接,保证外叶保护层在水平剪力和竖向荷载共同作用下和墙体整体工作,此外,开窗洞对墙体的抗震性能削弱较大。     

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。     

半刚接框架-斜加劲钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

对一榀单跨两层半刚接框架-斜加劲钢板剪力墙结构进行了低周反复荷载试验,分析结构破坏模式和耗能机理,得到了承载力、延性、刚度、耗能能力等指标.结果表明:该种结构具有良好的延性和耗能性能,安全储备高;半刚框架和墙板协同工作良好;斜加劲肋的设置缓解了钢板沿拉力带方向的面外变形,提高了墙体的弹性屈曲倚载及初始刚度,减轻了滞回曲...     

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。     

新型弹塑性软碰撞防护装置试验研究

为限制隔震层位移,研发了同时提供刚度和阻尼力的新型弹塑性软碰撞防护装置,该装置主要由铅芯橡胶支座、剪力键及中空连接钢板组成。首先对铅芯橡胶支座进行了设计压应力12MPa下基本性能试验及压应力0 MPa下剪切试验;然后进行了弹塑性软碰撞防护装置的水平力学性能测试试验,测定装置的屈服后刚度、屈服力及支座顶端转角,探讨了剪力键外圆面罩橡胶套对试验结果的影响,对比分析了装置的水平力学性能指标与支座在0MPa下剪切试验结果的差异;最后,对弹塑性软碰撞防护装置进行了数值模拟,对比了数值模拟与试验的水平力-位移滞回曲线。结果表明:弹塑性软碰撞防护装置可提供刚度及阻尼力,在剪力键外圆面罩上橡胶套后对试验结果基本无影响;与0MPa下支座测试结果相比较,装置的屈服后刚度及屈服力有所降低;支座顶端转角随支座剪应变的增大而增大;数值模拟与试验的滞回曲线吻合良好,该装置具有良好的滞回耗能能力。