大跨重载钢结构梁柱销轴连接节点有限元分析

目的对大跨重载下销轴节点的受力情况和极限荷载进行分析,以弥补现行钢结构设计规范中销轴设计相关内容的空白.方法选用有限元软件ABAQUS建立节点三维有限元模型,对受压、受拉作用下的销轴节点和单调、循环荷载下的子结构分别进行了有限元模拟.结果有限元结果和试验结果吻合良好,节点相对于设计荷载工况具有相当的安全系数,在循环荷载作用下有较好的延性和耗能能力.节点的设计满足强节点弱构件的要求.结论试验结果证明有限元模型可以很好地模拟试验结果,有限元软件能够辅助销轴节点设计.     

工字形柱弱轴盖板连接边框节点滞回性能影响因素分析

为了使盖板可以应用于工字形柱弱轴连接,提出了一种新型的节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接形式.首先,对盖板节点在循环荷载作用下的受力性能进行有限元模拟和试验对比验证;然后,对新型弱轴盖板连接边框节点进行低周反复荷载作用下的一系列有限元变参数分析,研究各种因素的变化对该类节点滞回性能的影响.研究结果表明:新型弱轴盖板连接节点在低周反复荷载作用下,塑性转动能力可达0.03 rad,塑性铰出现在盖板末端的梁截面上,节点域基本处于弹性状态,能较好地满足"强柱弱梁"和"强节点域"的抗震设计理念.建议新型弱轴连接节点选用矩形盖板,盖板最大长度取0.5倍梁截面高度,盖板厚度取0.5倍梁翼缘厚度,且设计中宜控制钢柱的轴压比不超过0.6.     

宿州远航关键复杂连接节点的力学特性分析

钢结构由于其自身的优点及设计施工方法的日益成熟,大量应用于复杂建筑结构中.复杂钢结构设计所需要考虑的因素较多,相对于常见结构的设计也更为复杂,设计时需要进行复杂的非线性分析.为保证结构既安全又经济,建立合理、可靠的理论计算模型和进行精确的计算分析对指导复杂钢结构的设计具有很重要的现实意义.文章以宿州远航钢结构塔柱为背景,针对受力较为复杂的杆件,利用有限元软件Ansys,分析杆件支座节点在不同荷载工况下的承载性能,对结构设计的安全合理性进行验证及评价.     

考虑主管轴压比影响的T型管节点抗冲击承载力研究

为了研究轴压比对T型管节点抗冲击性能的影响,本文运用有限元软件ABAQUS建立了不同主管轴压比下一端固支一端可轴向平动的T型管节点冲击模型.通过与已有文献中的侧向冲击试验结果的对比分析,验证了有限元分析模型的可靠性.基于对破坏模态、冲击力时程曲线、位移时程曲线的分析,揭示了轴压比对T型管节点抗冲击性能的影响,并探讨了不同轴压比下T型管节点抗冲击极限承载力的确定方法.研究结果表明:主管在冲击荷载作用下,轴压比越大,节点局部凹陷变形和整体弯曲变形越大;当轴压比大于0.6时,破坏模态由节点相贯处的鼓曲破坏变为主管因产生塑性铰而发生整体失稳破坏.基于抗冲击承载力分析,建议取T型管节点整体变形(L/2)/50处所对应的冲击力作为T型管节点的抗冲击极限承载力.     

大跨钢桁架与柱销轴连接节点设计与有限元分析

针对大跨钢桁架与柱销轴连接节点,采用欧洲规范进行了计算分析和设计,并利用有限元软件ABAQUS对4种不同尺寸的节点进行了非线性有限元数值分析.研究了节点在受力过程中的荷载-位移关系、破坏模式、极限承载力和设计承载力,通过有限元结果与试验结果对比验证了有限元分析模型的准确性,并进而与规范计算的结果进行对比.结果表明:销轴节点工作性能非常显著,在设计荷载下处于弹性阶段,规范计算的结果与有限元分析结果符合较好,为销轴节点在实际工程中的应用提供了可靠的设计依据.     

自由形态单层壳体栓接节点

针对自由形态(free-form)单层壳体中的栓接节点,运用ABAQUS通用有限元软件对多种工况作用下的节点承载力性能进行了计算机模拟.分析了螺栓预紧力和杆件轴向拉压应力等因素对节点刚度和承载能力的影响.理论分析和试验研究表明,栓接节点处连接截面在荷载作用下会产生明显的相对转动变形,整体结构分析时对这类连接不能按全刚接连接考虑.最后,在总结受力性能和破坏模式的基础上,给出了栓接节点的使用维护和工程设计建议.本文研究将为自由形态壳体结构中的栓接节点设计提供理论依据.     

梁端水平加腋与塑性铰关系的非线性有限元分析

采用非线性有限元分析方法,在低周反复荷载作用下,对四榀不同加腋宽度的梁端水平加腋偏心节点构件的受力性能进行分析,探讨不同加腋宽度下节点核芯区受力性能及梁端塑性铰转移条件,并将有限元分析结果与试件实际受力状态进行比较,在理论分析和试验研究的基础上,给出了梁端塑性铰位置识别方法。     

自由形态单层壳体栓接节点承载力性能研究

针对自由形态（free-form）单层壳体中的栓接节点,运用ABAQUS通用有限元软件对多种工况作用下的节点承载力性能进行了计算机模拟.分析了螺栓预紧力和杆件轴向拉压应力等因素对节点刚度和承载能力的影响.理论分析和试验研究表明,栓接节点处连接截面在荷载作用下会产生明显的相对转动变形,整体结构分析时对这类连接不能按全刚接连接考虑.最后,在总结受力性能和破坏模式的基础上,给出了栓接节点的使用维护和工程设计建议.本文研究将为自由形态壳体结构中的栓接节点设计提供理论依据.     

扁梁柱节点在低周往复荷载作用下的有限元分析

文章通过有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土扁梁柱节点的非线性分析,得出等宽扁梁自由端在竖向低周往复荷载作用下的滞回曲线与试验滞回曲线形状比较吻合,从宏观上分析了其抗震性能,并且较好地模拟了结构在节点处形成的交叉裂缝;用不同的轴压比对扁梁柱节点进行模拟,得出不同轴压力对扁梁柱节点抗震性能的影响及其相应的初裂荷载与极限荷载,用计算结果与相应的实验结果进行比较,误差较小,满足实际要求.     

钢梁-型钢混凝土柱节点受力性能影响因素的有限元分析

本文利用有限元分析软件ANSYS对钢梁-型钢混凝土柱框架节点进行非线性有限元计算分析,模拟其在荷载作用下的受力状态,分析了加劲板、型钢腹板、轴压、混凝土强度等级对节点受力性能的影响,从而为工程实际提供一定意义的参考。     

PHC管桩与承台连接节点试验研究与有限元分析

对4个预应力高强混凝土(PHC)管桩与承台连接节点进行了低周往复荷载试验,描述了试件的破坏过程和形态,分析了桩身混凝土、锚固钢筋以及碳纤维约束预应力混凝土管桩(CFRP)的应变,对构件的滞回曲线、承载力和位移延性等进行了研究.试验结果表明,在弯矩作用下,节点区域混凝土被压碎,节点区锚固钢筋约束减弱,形成铰接点,节点转动能力变大;在桩身混凝土中掺入钢纤维以及配置非预应力筋可以提高节点的位移延性;在进行节点设计时,应保证承台不会由于桩端转动时产生的挤压力或撬力作用过早地发生破坏.采用有限元分析软件Open Sees对节点在往复荷载作用下的受力性能进行了模拟分析,计算结果和试验结果吻合较好.     

复杂铸钢节点受力性能试验研究

为掌握某机场连接楼桁架结构中铸钢节点在最不利设计工况下的受力性能,采用有限元数值分析方法并结合试验手段,对具有12根多方向支管空心铸钢节点的受力性能进行了研究.试验反力架设计为自平衡受力钢框架体系,试验荷载为1.2倍最不利设计工况荷载,采用12台液压千斤顶进行了3次同步分级加载,测试了铸钢节点核心区和各支管的应力及主要支管的端部变形.测试结果显示,加载过程中应力变化均呈线性,且卸载后主要支管端部变形以及各测点应变均能够恢复初始值.铸钢节点在试验荷载下仍处于弹性受力阶段,测试结果与有限元分析结果基本吻合.结合有限元分析与试验手段可全面把握复杂铸钢节点的应力分布规律及极限承载力,并判定其在最不利设计工况下的安全度.     

大跨度楼面桁架销轴节点承载性能试验研究

以山东邹城国际会展中心实际工程为研究背景,结构为多层框架,柱采用圆钢管或矩形钢管,梁采用钢桁架或H型钢.大跨度部分二层楼面钢桁架上下弦杆及腹杆均采用H型钢,与圆钢管柱采用销轴节点连接,为较理想的铰接.因楼面荷载大,现行规范没有销轴节点的设计方法,有必要进行试验研究.通过4组试验及有限元分析,表明销轴节点具有良好的传力性能和转动能力,承载性能满足设计要求,其设计方法可供类似工程参考.     

附着式升降脚手架新型钢结构附着节点应用研究

目的研究附着升降脚手架与钢结构建筑连接节点,为合理评价该类节点受力性能和变形规律提供依据.方法对2个新型附着节点进行3种工况下的有限元模拟,分析节点附着在不同位置、不同钢梁尺寸和不同数量下钢结构建筑和节点本身的受力变形特征,绘制应力位移曲线;在有限元基础上进行架体在升降、使用和防坠过程的现场试验,绘制试验过程应力曲线,并将有限元和试验过程的应力曲线进行对比.结果当节点附着在钢梁端部且梁高较大时,节点和建筑结构的应力变形最小;通过有限元与试验的对比,在升降和坠落的瞬间,节点和钢梁应力激增或骤减,而钢柱应力变化较平缓.结论此类节点本身的受力性能良好,但附着位置和钢梁截面属性对节点受力变形性能有显著影响,钢梁的抗扭性能对节点的破坏有决定性影响.     

预制混凝土管组合柱-钢梁节点核心区受力性能分析

建立了预制混凝土管组合柱-钢梁节点在往复荷载作用下受力性能分析的精细化有限元计算模型.根据已完成的6个"弱节点"试验结果,对比分析试验与模拟试件的破坏模式、梁端荷载-位移骨架曲线和特征点荷载,验证了有限元模型的准确性.研究了预制混凝土管组合柱-钢梁节点核心区受力全过程工作机理,并对各关键组件的应力、应变发展规律及其相互作用进行分析.通过有限元模型参数化分析,研究了轴压比、钢套箍厚度、钢套箍延伸高度、预制混凝土管强度及芯部混凝土强度等因素对节点承载力和变形能力的影响.分析结果表明:在梁端往复荷载作用下,钢套箍屈服"拉力带"和核心区混凝土"斜压杆"机构共同抵抗节点剪力;峰值荷载时钢套箍以刚体变形为主,极限荷载时钢套箍腹板大面积屈服;芯部混凝土、钢套箍与预制混凝土管之间界面接触相互作用力分布不均匀;轴压比、钢套箍厚度、预制混凝土管和芯部混凝土强度对节点承载力及变形能力影响较大,增大钢套箍厚度可以显著提高节点承载力及变形能力;钢套箍延伸高度增加可以提高节点变形能力,但对承载力影响不明显.建立了预制混凝土管组合柱-钢梁节点受剪计算模型,理论值与模拟值吻合较好且偏于安全.     

格构式桅杆结构力学性能分析

本文基于工程设计实例,采用有限元程序ANSYS建立了包含天车头、上桅杆、下桅杆、斜支撑、给进油缸和滑架等部分的格构式桅杆结构三维有限元模型.模型中,以Beam188单元模拟上、下桅杆及斜支撑等结构,以Beam44单元模拟桅杆底部铰支端,通过释放单元节点转动自由度实现铰支.基于不同的实际工况,对整体桅杆结构进行了受力与变形分析,寻找其危险截面,并对整体结构稳定性进行评价,提出优化设计建议.然后将设计参数优化后的计算结果同基本计算工况进行比较,得到了一些有应用价值的结论,从而为进一步优化桅杆结构提供参考.     

钢骨钢管混凝土柱与钢梁空间节点抗震性能的非线性有限元分析

目的研究钢骨方钢管混凝土柱与钢梁空间节点的抗震性能,为工程应用和进一步理论研究提供参考.方法利用大型通用有限元分析软件ABAQUS研究钢骨方钢管混凝土柱-H型钢梁空间组合节点在不同的双向位移荷载加载比例、轴压比和钢骨强度下的抗震性能,通过有限元模拟,得到不同参数时梁端的荷载-位移曲线和骨架曲线;根据得到的曲线和数据,对节点的抗震性能进行深入分析.结果某方向的梁端位移荷载固定不变,随着与其垂直方向的梁端位移荷载逐渐增大时,节点的极限承载力下降,构件耗能性能变差;轴压比为0.2~0.5时,随着柱顶轴力的增加,节点梁端承载力并没有产生明显变化;当轴压比大于0.5时,节点的承载力和延性迅速下降;随着钢骨强度的提高,节点的受力性能增强,但并不明显.结论不同参数时钢骨方钢管混凝土柱-H型钢梁的滞回曲线均比较饱满,未出现明显的捏缩现象,表明节点能够有效地吸收地震能量,可广泛应用于实际工程中.     

斜交钢-混凝土组合空间节点抗震性能试验研究

按照1:4缩尺完成1个斜交钢-混凝土组合空间梁柱节点,以柱端加载方式对本试件开展水平低周循环荷载试验。主要研究节点核心区的受力特征、破坏形态和抗震性能。利用ABAQUS有限元软件模拟试验,在模拟结果与试验结果对应较好的前提下,建立18个有限元模型分析轴压比、柱型钢腹板厚度及型钢翼缘厚度3种参数对节点承载力的影响。研究结果表明：在加载后期,试件的节点核心区产生明显的剪切变形,并伴随扭转现象,反映了节点产生平扭耦联的空间作用特点;试件的滞回性能、承载力、刚度和耗能能力较强,反映了此节点具有良好的抗震性能;且节点的极限位移角为1/25,满足规范规定1/50的限值要求;适当增大轴压比对提高承载力有利;在低配钢率下,优先增加翼缘厚度对提高承载力更有效;在高配钢率下,优先增加腹板厚度对提高承载力更有效。     

塑性铰区设置橡胶层的RC柱抗震性能参数化分析

针对塑性铰区置入橡胶层的一种新型RC柱,利用有限元分析软件ABAQUS建立其精细化有限元模型,对其在水平往复荷载作用下的滞回性能进行数值模拟。通过与试验结果对比,验证数值模拟方法的有效性。基于验证后的有限元分析方法,进一步研究纵筋配筋率、纵筋屈服强度、混凝土强度、橡胶硬度及轴压比等参数对该新型RC柱抗震性能的影响规律。研究结果表明：塑性铰区置入橡胶层能够改善RC柱的抗震性能,提高其变形能力与延性,减轻损伤;纵筋配筋率、纵筋屈服强度及轴压比是影响构件抗震性能的关键参数,混凝土强度与橡胶硬度的影响较小。     

锈蚀钢筋混凝土框架节点抗震性能

目的找出轴压比和纵筋锈蚀率对钢筋混凝土框架节点抗震性能的影响规律.方法利用有限元分析软件ABAQUS模拟十字形钢筋混凝土梁柱节点.采用径向位移法,模拟钢筋对周围混凝土的锈胀作用,改变轴压比和钢筋锈蚀率,研究节点在低周反复荷载作用下抗震性能.结果相同轴压比下,与无锈蚀试件相比,当锈蚀率达到10%,试件承载力下降达40%,延性下降达20%;相同锈蚀率下,轴压比为0.4时,构件承载力、刚度、延性均有所提高.结论钢筋混凝土框架节点随着纵筋锈蚀率的增大,构件承载力降低,延性退化率逐渐增大.钢筋锈蚀严重影响结构的耐久性能,核心区无箍筋的锈蚀钢筋混凝土框架节点,适当地提高轴压比有利于提高框架节点的抗震性能.