钢管桁架结构中T型相贯节点地震易损性分析

针对平面桁架结构中杆件承受轴力为主的特点,采用相贯节点腹杆与弦杆相贯面的局部变形作为衡量节点破坏程度的参数,建立了平面管桁结构中T型相贯节点发生轻微破坏、中等破坏、严重破坏的地震易损性指标.通过建立节点实体单元模型并对其滞回性能进行分析,建立了等效非线性分析模型,并与现有试验结果进行了对比分析,结果表明等效非线性分析模型能很好地模拟节点的局部变形,在保证了计算精度的同时,解决了地震易损性分析中计算时间过长的问题.选取单榀桁架结构关键点为非线性节点,使用Monte-Carlo法对桁架结构进行了地震易损性分析与评估,得到了易损性曲线,为此类结构抗震性能的评估提供1种新方法.     

装配式方钢管柱桁架梁连接节点试验研究

为研究装配式方钢管柱桁架梁连接节点的力学性能,对两个足尺的试件分别进行了单调加载与往复加载试验,并对不同加载方式下的梁柱节点的力学性能进行对比,深入分析了该节点的破坏模态、承载力、延性等指标。结果表明两种加载方式下的节点破坏都始于腹杆,终于弦杆撕裂。可得出单调加载下的梁柱连接节点延性大于滞回加载下的延性,往复加载下的梁柱连接节点更容易进入屈服,且进入屈服后刚度退化较快的结论。在加载过程中节点域并未发生破坏,满足"强节点,弱构件"的抗震设计原则。     

交错桁架钢框架结构抗震设计方法研究

为实现交错桁架钢框架结构的延性设计,提高结构的抗震性能,通过研究桁架腹杆设计方法与结构层间位移角限值要求,提出了一种交错桁架钢框架结构抗震设计方法.首先分析了交错桁架钢框架结构中桁架的典型破坏机制,基于桁架空腹节间弦杆破坏的理想失效模式,提出了水平地震作用下桁架杆件的内力计算模型及罕遇地震作用下腹杆内力的调整方法;其次,基于桁架理想失效模式和极限变形能力,分析了罕遇地震下桁架层间位移角的组成,推导并提出了不同空腹节间距下结构的弹塑性层间位移角限值;最后,提出了水平地震作用下交错桁架钢框架结构抗震设计方法及流程.算例分析表明,采用本文提出的抗震设计方法,能有效地耗散地震能量,实现结构"强腹杆弱弦杆"和"大震不倒"的抗震设计目标.     

矩形钢管混凝土大跨度带悬挑桁架的试验研究

矩形钢管混凝土桁架能充分发挥钢管混凝土的受力性能,是适用于大跨度结构的结构形式。本文通过对2个大尺寸的大跨带悬挑矩形钢管混凝土桁架和矩形钢管桁架模型对比试验,考察了该桁架结构的破坏形态、变形特点和承载性能。试验结果表明,填充混凝土的钢管混凝土桁架试件的刚度提高、变形减小,极限承载力也有所提高,填充混凝土可以有效防止受压钢管壁的局部屈曲,试件破坏受材料的强度控制;采用直接焊接节点连接的钢管桁架和钢管混凝土桁架中腹杆和弦杆在节点处的杆端弯距较大,其对节点承载力的影响不可忽略,在设计中应加以考虑。     

混合式交错桁架结构抗震性能研究

通过对一个五层混合武交错桁架结构1/3模型的拟静力加载试验,得到该结构在水平反复荷载作用下的P-A滞回曲线和骨架曲线.分析了该结构的延性及变形能力,并通过应变分析得到主要构件的受力特征.最后利用ETABS软件非线性分析功能对该模型进行了Pushover分析,得出结构中构件塑性铰的产生和发展规律并与试验结果对比发现该结构体系破坏机理属于梁(桁架)铰机制.     

大跨重载钢结构梁柱销轴节点承载性能试验研究

某多层工业厂房为钢框架结构,二层大跨度楼面钢桁架与钢柱连接采用销轴节点.钢桁架上下弦杆及腹杆均采用H型钢截面,弦杆及腹杆通过特定构造形式的节点域采用销轴与柱伸出的耳板连接.为满足工程设计要求,需要确定其承载性能.根据设计要求和有限元分析结果,对该连接节点设计了4组试件进行试验研究,结果表明销轴节点在设计荷载下处于弹性阶段,破坏阶段仍具有良好的延性,承载性能满足设计要求,可为类似工程参考.     

ECC/RC键槽节点装配整体式梁柱结构 倒塌性能试验研究

为了研究键槽连接节点装配整体式梁柱结构倒塌性能以及不同后浇混凝土对其性能的影响,完成了2榀单层两跨梁柱结构的移柱静力加载试验,其分别在节点键槽处后浇普通C30混凝土、高延性ECC混凝土.试验获取了构件力-位移曲线、破坏形态以及变形性能等试验数据.研究结果表明:键槽连接节点梁柱结构在满足常规抗震荷载要求下,变形过程中能较好地形成梁机制、压拱机制以及悬索机制,是一种较好的装配式结构可采取的抗倒塌节点形式.依靠ECC高延性、高极限压应变等优越的材料性能,ECC键槽节点梁柱结构能表现出更高的承载能力以及更好的节点延性.钢筋与混凝土之间的局部不均匀相对滑移有利于结构发展大变形,提高结构的抗倒塌性能.     

交错桁架-柱装配式节点滞回性能试验研究

针对交错钢桁架与柱子装配式连接的工程应用和抗震设计需要,设计了三个不同连接构造的节点,试验研究了由上弦杆、斜腹杆和柱子组成的受轴力循环作用的桁架节点滞回性能,试验表明斜腹杆与节点板的焊接部位是薄弱环节,容易开裂破坏。在以上节点的斜腹杆破坏失效后,选择了其中两个节点,继续试验研究了由弦杆和柱子组成的受弯矩循环作用的框架节点滞回性能。分析了这些节点在斜腹杆失效前后的破坏特征、承载力、延性、耗能能力等性能以及不同连接构造细节对这些性能的影响。研究表明受循环轴力的桁架节点具有较高的承载力和初始刚度,但延性、耗能能力一般,弦杆与柱的连接构造形式对节点性能影响不显著;受循环弯矩的框架节点仍具有较高的抗弯承载力和耗能能力,但是弦杆与柱的连接构造形式对节点性能有较大的影响。为了抵抗地震作用,建议交错钢桁架的H形截面弦杆的上下翼缘应与柱子可靠连接,来确保斜腹杆破坏退出工作后弦杆通过抗弯方式传力到柱子,实现强节点的功效。     

基于声发射技术的FRP约束混凝土圆柱抗压试验

为研究纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土圆柱的损伤机理,进行4组FRP约束混凝土圆柱和2组无约束混凝土圆柱共18个试件的轴压试验,借助声发射技术探测试件加载全过程的损伤信号.结果表明:无约束混凝土试件破坏属于脆性破坏,而受约束混凝土试件破坏属于延性破坏.根据FRP约束混凝土圆柱的受力特点和破坏过程将其分为主动承载阶段和被动承载阶段.在此基础上,提出计算该类构件极限强度的修正公式.该公式物理意义明确,而且具有较高的计算精度.     

FRP筋纤维混凝土受弯构件试验研究

现有采用FRP的受弯构件中, FRP作为主要纵向受拉材料,用量通常较大。这造成FRP筋混凝土构件成本较高,同时还因构件刚度不够导致其变形而非承载力成为设计的控制因素。为了充分发挥FRP材料良好的抗拉性能,建立了FRP筋纤维混凝土受弯构件。通过结构试验的方法研究纤维混凝土对FRP筋混凝土受弯构件延性及变形能力的影响。试验结果表明,纤维的增加能够有效提高FRP筋受弯构件的变形能力,解决了过去FRP筋受弯构件延性差导致配筋率过高的问题。基于FRP筋与钢筋材料上的差异,针对FRP筋混凝土构件建立了相应的延性设计指标。采用该指标对纤维混凝土构件进行分析后发现,随着纤维含量的增加, FRP筋混凝土受弯构件的延性有着明显提高。     

KT型相贯节点极限承载力非线性有限元分析

对KT型圆钢管空间相贯节点的极限承载力进行了非线性有限元分析,揭示了KT型相贯节点的受力性能.结果表明:随着支杆与弦杆直径比、腹杆与弦杆直径比、支杆与弦杆厚度比、腹杆与弦杆厚度比和弦杆径厚比的变化,节点发生弦杆局部屈曲模式和腹杆轴向屈曲破坏2种破坏模式;支杆弦杆直径比和支杆弦杆厚度比的变化对节点极限承载力没有显著影响;与规范中平面K型相贯节点计算结果的比值在0.75左右.     

主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能影响

为了解主管内填混凝土对矩形钢管桁架受力性能的影响,在试验研究的基础上,进行了主管内填混凝土对矩形钢管桁架结构节点、杆件承载力和刚度的影响分析,并探讨了其失效机理。结果显示:主管内填混凝土改变了节点的失效模式,但节点仍然是桁架结构的薄弱部位;主管内填混凝土能够明显提高受压节点的承载力和刚度,但受拉节点的承载力和刚度提高程度不明显;主管内填混凝土能够很好地协助受压主管受力,并提高受压主管刚度,而受拉主管的承载力和刚度提高程度不明显;对受压支管承载力有一定影响,而对受拉支管影响很小。探讨了目前规程关于受压节点的破坏模式和承载力计算,以及主管内填混凝土后的矩形钢管桁架结构变形的计算,提出了考虑节点变形影响的实用计算方法,为主管内填混凝土矩形钢管桁架结构的应用提供参考。     

钢桁架-混凝土板组合屋盖结构静力特性研究

详细介绍了一跨度为44m立体钢桁架-混凝土板组合楼盖的结构形式。采用基于壳单元和杆单元的有限元模型对组合空间桁架结构与普通钢桁架结构进行理论分析,对比得到了组合空间桁架结构的位移、轴力及混凝土板应力。介绍了组合空间桁架各杆件及上弦节点设计。研究表明。组合空间桁架上层混凝土板受压,应力分布比较均匀,可以充分发挥材料的强度,有效地节省材料;上弦杆轴力较普通钢桁架小的多;下弦杆轴力分布由支座向跨中逐渐增大;腹杆轴力分布由支座向跨中逐渐减小。     

新型K型弯管锥头节点与传统管桁架节点的力学性能对比研究

新型K型弯管锥头节点在超大跨度结构中具有节约材料、便于施工等优势,为了使该节点能应用于工程实践中,本文将其与普通管桁架弯管节点、变截面管桁架弯管节点进行了对比研究.通过有限元计算软件ANSYS进行参数化分析,对比了三类节点的破坏模式、极限承载力、强屈比和延性系数.分析表明,K型弯管锥头节点的承载力明显优于其余两类节点,该节点也表现出与另外两类节点同样良好的强屈比与延性系数,可知该节点同样具有充足的安全储备和耗能性能.     

碳/玻璃纤维混编复合材料和钢板的单搭接接头的力学性能分析与预测

对碳/玻璃纤维混编纤维增强复合材料(FRP)和金属的粘接接头、铆接接头及粘铆混合连接接头的力学性能进行了系统的仿真和试验研究。分别使用内聚区损伤模型、金属失效准则和Hashin失效准则有效地模拟试验中胶层的脱粘失效、铆钉的断裂和FRP板的损伤。结合3种失效准则建立粘铆混合连接的有限元模型,并对其混合连接接头的拉伸力学性能进行预测。结果表明有限元模型准确地预测了混合连接试验的最大载荷、失效位移、失效形式和复杂失效过程的各个阶段。混编FRP在有胶层的接头的失效模式上表现出了特殊性,作为编织纱的玻璃纤维被撕脱。此外,基于以上模型研究了胶层厚度对混合连接接头力学性能的影响规律。随着胶层厚度增加,接头的最大载荷先增大后减小,FRP板铆钉孔周围的失效范围逐渐增大。     

大型铸钢节点极限荷载及破坏机理分析

结合成都某工程管桁架屋盖的大型铸钢节点,运用有限元技术采用线性强化弹塑性本构模型对铸钢节点进行极限状态分析。结果表明,铸钢节点在极限荷载下会产生很大的累积塑性应变;且随着塑性区的开展,节点应力极值位置与弹性阶段不同。在铸钢节点极限承载机理研究中,首次提出了采用速率型张量的大应变几何非线性问题;给出了铸钢节点破坏失效的判别标准;并指明铸钢节点设计必需进行极限状态分析才能确定其最薄弱位置,为正确认识铸钢节点的破坏形式、破坏机理以及铸钢节点设计提供依据。     

先张后粘FRP的钢筋混凝土构件抗弯能力分析

针对钢筋混凝土结构外贴FRP进行加固时，FRP材料利用率较低的情况，采用对FRP先张拉再粘贴的办法，以提高构件使用阶段的性能、极限承载力和FRP强度利用率。在试验研究基础上，研究先张后粘FRP加固钢筋混凝土受弯构件的各种破坏类型、加固构件有效预应力、消压弯矩和开裂弯矩的计算方法；分析预应力FRP-RC复合截面多种可能的受弯极限应变组合状态，由界限破坏得出界限配纤率和界限弯矩；根据混凝土最大压应变得出FRP拉断相应的不同极限承我力表达式和混凝土压碎破坏时的极限承载力公式。研究结果表明，试验梁极限荷载计算值与实测值较吻合；所得出的抗弯分析方法和计算公式可供内嵌预应力FRP加固设计参考。     

钢筋桁架楼承板-U形钢组合梁 不同抗剪连接方式的受弯性能

为了合理利用在装配式钢结构建筑中应用广泛的钢筋桁架楼承板,将钢筋桁架的下弦钢筋焊接于U形钢梁的上翼缘作为一种新型的抗剪连接件,设计了4根采用钢筋桁架、角钢、栓钉及其组合抗剪连接方式的简支U形钢-混凝土组合梁,并对其进行了静力试验研究和有限元分析,考察了不同抗剪连接方式对其正截面受弯性能的影响.试验结果表明:试件的破坏形态为整体弯曲破坏和端部滑移破坏;仅采用钢筋桁架作为抗剪连接件的试件不能达到完全抗剪连接,可再配置适量栓钉以提高其组合作用;采用钢筋桁架与栓钉作为组合抗剪连接方式的试件的抗剪连接性能优于采用钢筋桁架与角钢作为组合抗剪连接方式的试件.同时运用ABAQUS对试件进行了有限元分析,有限元分析的受弯承载力值与试验值吻合较好.最后在试验研究和有限元分析的基础上,基于全截面塑性理论,提出了完全抗剪连接的钢筋桁架楼承板-U形钢组合梁在正弯矩作用下的受弯承载力计算公式.