新型外套筒式梁柱装配节点的抗震性能研究

为改善建筑钢结构梁与柱施工现场装配连接的性能,构造设计了一种新型外套筒式梁柱装配节点.采用ANSYS建立了节点三维实体模型,基于非线性有限元分析方法模拟了新型外套筒式梁柱装配节点的抗震性能,分析了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性及能量耗散系数等.基于小变形叠加原理,提出了外套筒式梁柱装配节点初始刚度简化计算方法,对比分析了有限元模拟与理论计算结果,验证了节点初始刚度简化计算方法的合理性.研究结果表明,新型外套筒式梁柱装配节点的滞回曲线稳定饱满,刚度退化平稳,抗震性能、延性及耗能能力良好.该新型外套筒式梁柱装配节点可为建筑工业化应用提供一种借鉴参考.     

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.     

矩形钢管混凝土树状节点受力分析

钢管混凝土树状节点是由钢管混凝土Y形柱与双十字形梁柱节点组合而成的复杂节点.采用ANSYS对该类节点进行非线性有限元计算分析.计算模型考虑材料,几何和接触非线性.粱端荷栽位移曲线以及滞回曲线与试验吻合较好,并能准确模拟出节点的破坏形态.分析有限元计算结果表明:梁端加劲肋使拉压应力能有效传递到内隔板,中间孔洞的存在对内隔板的传力影响较小,反复荷载作用下节点核心区混凝土对角区受压,对梁端压应力的传递有较大贡献.     

重复荷载下高速铁路预应力混凝土箱梁模型的三维非线性有限元分析

采用实体有限元方法分析预应力混凝土箱梁模型在重复荷载作用下的非线性力学反应。介绍了实体有限元方法分析预应力混凝土箱梁的关键技术。在裂缝分布、荷载位移滞回曲线、应变分布特征三个方面进行了有限元分析结果和试验结果的比较。结果表明：有限元计算得到的变形和破坏形态与试验结果基本一致，荷载位移滞回曲线也与试验结果吻合良好。     

外端板加强式节点抗震性能试验研究

提出外端板加强式焊接节点与栓焊混合节点构造形式.通过6个钢管混凝土柱-钢梁节点的低周反复荷载试验,分析并比较了外端板加强式焊接节点、栓焊混合节点与穿芯螺栓-加劲端板节点在不同构造、不同梁柱刚度比下的破坏过程及特征,对节点的滞回曲线、承载能力、延性和耗能能力、强度与刚度退化等抗震性能进行了研究.试验结果表明:当梁柱刚度比较小时,两种新型节点与穿芯螺栓-加劲端板节点均表现为梁端出现塑性铰破坏;当梁柱刚度比较大时,外端板加强式焊接节点发生核心区焊缝开裂破坏,外端板加强式栓焊混合节点发生柱端弯折破坏;与穿芯螺栓-加劲端板节点相比,两类新型节点具有更高的承载力和更好的安全储备,且滞回曲线饱满,各抗震性能指标较好,满足强节点弱构件的抗震设计要求.     

含圆钢管的方形叠合柱-钢梁节点拟静力试验和数值分析

为研究含圆钢管的方形叠合柱-钢梁连接节点的滞回性能:设计了以轴压比、楼板厚度为参数的3个柱顶施加轴向恒力、梁端施加竖向反复荷载的节点拟静力试验;研究了节点的破坏过程和破坏模态;分析了反复荷载对试件刚度、延性的影响规律;在试验的基础上,利用有限元软件ABAQUS对节点进行数值模拟;选取典型节点试件模拟了破坏过程,并进行了参数分析。计算得到的试件破坏模态和滞回曲线同试验结果总体上吻合良好,结果表明:较大的轴压力限制了节点核心区初始裂缝的出现时间与宽度;不带楼板试件和带楼板试件的破坏模式分别为梁端受弯-节点核心区受剪破坏和柱端压弯-节点核心区受剪破坏;该类节点滞回关系曲线均较饱满,耗能能力强,具有良好的抗震性能。     

新型预制装配框架混凝土梁柱节点抗震性能研究

采用足尺模型对比试验方法,对现浇混凝土梁柱组合件、4个新型预制混凝土装配整体式框架结构梁柱节点进行低周反复荷载试验,研究新型预制装配框架节点的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明:通过在节点核心区设置附加钢筋,可以实现梁端塑性铰的外移.装配框架节点的滞回曲线较丰满,在加载前期等效黏滞阻尼系数较现浇节点小,但是在加载到极限荷载时,装配节点的等效黏滞阻尼系数与现浇节点基本相当乃至超过现浇节点,说明新型节点具有较好的耗能能力,能够满足抗震规范要求的"强柱弱梁,强节点弱构件"的要求.     

键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接恢复力模型

为提高建造效率并有效保证结构性能,对2种键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接(锚固与附加钢筋搭接混合连接和部分高强筋预制装配式框架梁柱连接)进行了研究分析.针对节点核心区较强的键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接特点,提出了强度和变形计算方法,构建了三折线骨架曲线理论模型.通过线性拟合方法得出试验滞回曲线各阶段曲线刚度值,并拟合试件在低周反复荷载作用下各阶段刚度与加载位移角的关系,进而形成恢复力模型.计算结果表明,三折线理论骨架曲线与试验结果较为接近.建立的恢复力模型计算结果与试验滞回曲线吻合较好,反映了键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接各阶段的受力特点,为弹塑性分析和抗震设计提供了理论依据.     

江南地区传统木构建筑半榫节点受力性能研究

对江南地区传统木构建筑中常见的半榫节点受力性能进行了试验和理论研究.通过试验获取该种榫卯节点在低周反复荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、转角刚度.结果表明:该种榫卯节点的滞回曲线基本上都呈Z形,具有明显的捏拢特性.该种榫卯试件均经历了弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段.此外,综合考虑半榫节点的接触非线性和木材的材料非线性,采用ANSYS非线性有限元方法对其受力性能进行分析,有限元分析结果和试验结果较为吻合,通过分析,获取了半榫节点的平面内(竖向)转角刚度、平面外(水平)转角刚度和扭转刚度的相互关系,可近似归纳为1.4∶1.0∶1.1.研究结果可为江南地区传统木构建筑的计算分析及保护修缮提供理论基础.     

对称双肋板加强型钢框架节点抗震性能

为了解钢框架节点抗震性能,设计并制作了1个普通型和1个对称双肋板加强型钢框架梁柱节点试件,并通过低周往复加载试验研究其滞回性能,对比分析了这两种钢框架梁柱节点的滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力以及损伤退化等指标.基于试验结果,运用ABAQUS有限元软件建立了普通型和对称双肋板加强型钢框架梁柱节点三维有限元分析模型,并对低周往复荷载下这两类节点进行数值分析.结果表明:双肋板加强型节点相较于普通型节点而言,承载能力高,塑性性能好,建议在实际工程运用中优先使用.     

循环荷载作用下预制拼装桥墩抗震性能分析

采用实体有限元方法分析预制拼装钢管约束混凝土桥墩在循环荷载作用下的力学反应,介绍了实体有限元方法分析预制拼装桥墩的关键技术.有限元计算得到的变形和破坏形态与试验结果基本一致,荷载位移滞回曲线也与试验结果吻合良好.在此基础上进行的参数分析结果表明:随预应力筋产生的轴压力增加,构件强度增加但延性降低;套筒约束程度对节段拼装摇摆单柱墩的滞回性能基本没有影响;接缝区域混凝土强度越高,侧向抗力增加.     

考虑锈蚀损伤的钢框架节点恢复力模型研究

为了研究酸性大气环境下锈蚀钢框架梁柱节点的抗震性能,对6榀钢框架梁柱节点试件进行了酸性大气环境加速腐蚀试验和拟静力加载试验,分析了不同锈蚀程度钢框架梁柱节点的滞回特性.试验结果表明,随着锈蚀程度的加重,试件强度、刚度、延性及滞回耗能等力学与抗震性能不断劣化.通过分析试验结果,得到钢框架梁柱节点核心区弯矩-剪切转角三折线骨架曲线,并根据未锈蚀节点试件恢复力模型的特征参数,得到了考虑钢材锈蚀损伤的钢框架梁柱节点核心区骨架曲线特征点计算公式.引入基于滞回耗能的循环退化指数βi,提出了适用于遭受锈蚀循环损伤的钢框架梁柱节点的滞回规则,进而建立了可综合考虑试件强度、刚度循环退化效应的锈蚀钢框架梁柱节点恢复力模型.将理论滞回曲线与试验结果进行对比,结果表明两者间具有较高的吻合度,进一步验证了所建立的考虑锈蚀损伤的钢框架节点恢复力模型具有较好的适用性.研究成果可为酸性大气环境下在役钢框架结构的地震反应分析及抗震性能评估提供理论参考.     

再生混凝土框架边节点抗震性能试验研究

通过2榀再生混凝土框架边节点试件在低周反复荷载作用下的试验,了解了再生混凝土框架边节点核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏形态;得到反复荷载作用下节点核心区箍筋和梁端纵筋荷载-应变滞回曲线,以及核心区箍筋应力随荷载变化规律,运用ABAQUS软件建立了节点有限元模型,采用正反向单调加载的方法近似模拟试件的受力状况,2榀试件的混凝土以及钢筋应力数值计算结果与试验实测结果吻合较好,梁端极限荷载计算值与试验值相差在1.3％～10.3％之间.     

钢-混凝土组合梁非线性地震反应分析模型

为分析高层建筑结构中钢-混凝土组合梁在罕遇地震作用下的非线性受力行为,该文采用截面分析法,并结合相关试验数据,得到了梁柱节点区组合梁的承载力及刚度计算公式,提出了考虑组合作用的钢-混凝土组合梁塑性铰滞回模型。分析表明,该滞回模型的计算结果与试验结果吻合良好,可以考虑组合梁在正负弯矩交替的情况下节点区混凝土翼板局部受力和钢筋的影响,物理概念清晰,计算也比较简单,能够为如何合理利用钢-混凝土组合梁的组合作用提供参考。     

钢-混凝土组合梁非线性地震反应分析模型

为分析高层建筑结构中钢-混凝土组合梁在罕遇地震作用下的非线性受力行为,该文采用截面分析法,并结合相关试验数据,得到了梁柱节点区组合梁的承载力及刚度计算公式,提出了考虑组合作用的钢-混凝土组合梁塑性铰滞回模型。分析表明,该滞回模型的计算结果与试验结果吻合良好,可以考虑组合梁在正负弯矩交替的情况下节点区混凝土翼板局部受力和钢筋的影响,物理概念清晰,计算也比较简单,能够为如何合理利用钢-混凝土组合梁的组合作用提供参考。     

预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱节点有限元分析

为了研究预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱节点的力学性能,以满足工程设计中的抗震要求,采用非线性有限元软件ABAQUS建立实体模型对其进行数值分析,并从破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数及耗能能力、强度退化和刚度退化等多方面与试验结果进行比较.结果表明,采用规范的损伤塑性模型与所采用的参数能较好地模拟混凝土的力学性能;有限元模拟的塑性变形主要发生在梁与加载垫板接触部分和梁的钢骨连接部分,与试验结果非常一致;有限元与试验的延性系数分别为3.60、3.15,等效黏滞阻尼系数分别为0.25、0.29,且模拟的结果与试验结果非常接近,说明所采用的有限元模拟方法是可行的.     

装配式钢管混凝土柱—钢梁节点性能数值分析

为进一步研究所设计的装配式梁柱节点性能,基于大型有限元数值平台ABAQUS,通过建立低周往复荷载作用下装配式钢管混凝土柱—钢梁节点三维有限元模型,综合考虑材料非线性和几何非线性,并与节点试验结果对比,从滞回曲线、骨架曲线、延性系数以及耗能等方面进行了多工况数值计算,分析了加强环板尺寸和形状、轴压比及有无垫板等对装配式钢管混凝土柱—钢梁节点性能的影响规律,在此基础上,进一步对该装配式梁柱节点进行了参数化数值外推分析,探讨了节点受力变形规律和破坏机理,计算结果表明该节点模型当轴压比为0.8时,节点承载力明显降低,当钢管厚度达到8 mm时,钢管厚度对节点性能影响不显著。     

T形钢管混凝土异形柱和工形钢梁节点承载力性能试验

目的研究T形钢管混凝土异形柱和工形梁节点在反复荷载的承载力性能,为合理评价该类型节点的受力性能和承载能力提供依据.方法对3个T形钢管混凝土异形柱和工形钢梁节点进行反复荷载试验研究,其中一个试件为全焊接节点,两个为栓焊混接节点,分析了节点在反复受力过程中的变形特征、承载力退化及能量消耗的能力;在试验结果的基础上建立有限元模型,并将限元分析和试验得到的竖向荷载-变形曲线以及最大荷载进行对比.结果使用具有足够数目塞焊孔的套筒连接的栓焊混接节点的滞回曲线最为饱满,计算得到的耗能系数最大;有限元分析结果和试验结果对比显示有限元模型与试验竖向荷载-梁端变形曲线以及最大荷载吻合良好,有限元分析结果可以用于参数分析.结论 T形钢管混凝土异形柱和工形钢梁节点具有比较良好的滞回性能和耗能能力;梁与套筒间的焊缝质量以及套筒和柱之间的塞焊质量对节点的承载能力、变形能力和耗能能力都有重要影响,塞焊数目对承载能力有显著影响,而焊缝质量对耗能能力有显著影响.     

及有限元参数化分析

为研究实腹式型钢混凝土(SSRC)十字形异形柱的抗震性能,对4个不同轴压比、配钢率、加载方向的SSRC十字形异形柱进行了低周反复加载试验,分析了各试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、位移延性.试验结果表明:当剪跨比较大时,试件发生弯曲破坏;试件的滞回曲线比较饱满;位移延性系数均大于3,破坏位移角在1/28~1/16之间.采用ANSYS对试件进行有限元分析,考虑型钢与混凝土之间的粘结滑移,分析比较了轴压比、配钢率及加载方向三个参数对试件承载力及延性的影响,有限元分析结果与试验结果吻合较好.试验及有限元分析均表明:SSRC十字形异形柱具有良好的延性、塑性变形能力,可以应用于高抗震设防烈度区的多高层建筑中.     

实腹式型钢混凝土异形柱抗震性能试验及参数分析

为研究实腹式型钢混凝土(SSRC)十字形异形柱的抗震性能,对4个不同轴压比、配钢率、加载方向的SSRC十字形异形柱进行了低周反复加载试验,分析了各试件的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、位移延性.试验结果表明:当剪跨比较大时,试件发生弯曲破坏;试件的滞回曲线比较饱满;位移延性系数均大于3,破坏位移角在1/28~1/16之间.采用ANSYS对试件进行有限元分析,考虑型钢与混凝土之间的粘结滑移,分析比较了轴压比、配钢率及加载方向三个参数对试件承载力及延性的影响,有限元分析结果与试验结果吻合较好.试验及有限元分析均表明:SSRC十字形异形柱具有良好的延性、塑性变形能力,可以应用于高抗震设防烈度区的多高层建筑中.