中空夹层钢管混凝土柱与组合梁单边螺栓连接节点抗震试验研究

为了深入研究装配式圆中空夹层钢管混凝土组合框架节点的抗震性能和破坏机理,文章进行了4个中柱节点的水平低周反复加载试验。试件由圆套圆中空夹层钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁通过单边紧固高强螺栓和平齐或外伸端板连接组成。文中详细研究了试件破坏形式和组合楼板的裂缝分布规律,分析了滞回曲线、强度和刚度退化规律及耗能能力等,采用欧洲相关规范评价了此类装配式组合框架节点的刚性。试验结果表明,端板形式和柱截面空心率对此类装配式组合框架节点的承载力和耗能能力有明显影响。当端板形式相同时,柱截面空心率为0.61的节点承载力和总耗能比柱截面空心率为0.73的节点有明显提高;当柱截面空心率相同时,外伸端板连接节点的承载力和总耗能优于平齐端板连接节点。分析表明,装配式圆中空夹层钢管混凝土组合框架节点为半刚性连接、部分强度节点。研究成果可为此类新型装配式组合框架在实际工程中应用提供科学理论依据。     

钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架拟动力试验

为了研究地震作用下半刚性钢管混凝土框架结构的动力性能与破坏机理,进行了两榀钢管混凝土柱与钢梁单边高强螺栓端板连接框架的拟动力试验,以El Centro波作为拟动力试验的激励输入,获得不同地震加速度峰值下结构的动力响应和破坏模式.分析了在地震作用下组合框架的滞回曲线、动力放大系数、阻尼比、刚度退化规律和耗能能力等抗震性能指标,研究了结构在不同地震波阶段的位移时程曲线和加速度时程曲线等动力响应,比较了柱截面形式和端板类型对组合框架结构抗震性能的影响.试验结果表明,在柱截面宽度和含钢率相同条件下,采用单边高强螺栓端板连接,方钢管混凝土框架的刚度大于圆钢管混凝土框架,但其延性系数小于圆钢管混凝土框架;该类型半刚性组合框架具有良好的抗震性能,连接可靠,可以在实际工程中推广和应用.     

单边螺栓连接圆中空夹层钢管混凝土柱 节点拟静力试验研究

为了获悉中空夹层钢管混凝土柱节点在地震作用下的抗震性能和破坏机理,文章进行了4个圆套圆中空夹层钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓端板连接节点的拟静力试验,分析了端板形式和柱截面空心率对此类节点性能和破坏模式的影响;详细观察了节点在低周反复荷载作用下的受力全过程和破坏特征,分析此类节点的滞回曲线、骨架曲线、强度及刚度退化规律、耗能能力等抗震性能指标。试验结果表明:此类端板连接节点具有典型的半刚性特征,连接可靠,耗能效果良好;在相同空心率条件下,外伸端板连接节点的极限承载力、耗能能力要高于平齐端板连接节点;在相同端板形式条件下,节点的极限承载力和耗能能力随着柱截面空心率的增大而减小。研究成果可为我国半刚性中空夹层钢管混凝土结构的设计与应用提供科学依据。     

PEC柱-型钢梁半刚性框架抗震性能试验研究

为了研究PEC柱(partially encased concrete column)-型钢梁半刚性框架的受力特点、滞回性能、延性及破坏模式,对PEC柱-型钢梁顶底角钢连接的半刚性框架进行了低周反复荷载试验。试验共设计了三个框架,参数为轴压比和螺栓边距。通过试验数据得到了此类框架的滞回曲线、刚度退化、延性系数等抗震性能指标,分析了顶底角钢节点的初始转动刚度。试验结果表明:增大轴压比可以提高半刚性框架的极限承载力,承载力提高了8.9%;但延性有所降低,平均位移延性系数减小了37.9%;减小螺栓边距可以提高节点初始刚度,减缓刚度退化,增加框架延性;PEC柱-型钢梁顶底角钢连接的半刚性框架滞回曲线饱满,具有良好的抗震性能。     

T形件螺栓连接卷边PEC柱-钢梁组合框架结构抗震试验研究

为研究T形件螺栓连接卷边钢板组合截面PEC柱-钢梁组合框架结构的抗震机理,设计制作了一榀底部两层单跨组合框架1/2缩尺试件并进行水平低周往复荷载试验.基于试验现象和测试数据,从试件结构的滞回特性、水平抗侧刚度退化、节点性能、耗能能力与抗震延性、塑性机构发展进程与延性破坏模式等性能进行分析.研究结果显示:T形件螺栓连接增大了梁柱节点刚度,改善了结构的整体性,试件的初始抗侧刚度较大、极限承载力较高;T形件螺栓连接使得梁端塑性铰形成位置远离节点区,试件滞回曲线较为饱满,试验结束对应承载力未出现明显降低,且对应整体侧移角、位移延性系数和等效黏滞阻尼系数表明试件具有良好的抗倒塌能力、抗震延性与耗能能力;T形件螺栓连接PEC柱-钢梁组合框架试件塑性破坏机构发展进程为T形件端部梁截面和PEC柱脚相继形成塑性铰,实现了框架结构的理想延性耗能模式.     

一种新型全装配柱座式节点力学性能的数值分析与设计方法

提出一种方钢管柱与H型钢梁连接的柱座式全装配节点，在梁柱交汇处形成节点中心，由法兰盘连接上下柱，由端板连接钢梁。通过改变节点的端板厚度、螺栓直径和法兰盘与加劲板的开孔直径等参数，采用ABAQUS软件对4组节点试件进行了有限元数值分析，在单调加载制度下研究了各节点的极限承载能力与变形破坏模式，分析了参数改变对节点性能的影响；通过对节点进行往复加载获取节点的滞回曲线、骨架曲线，分析其耗能性能、延性性能及刚度退化等抗震性能。研究结果表明：该节点具备良好的抗震性能和耗能能力，端板厚度与螺栓直径对节点承载力有较为显著的影响，节点设计时合理选取参数可在保证节点承载性能的同时，充分发挥其耗能性能以确保梁柱等主要构件不发生塑性破坏。     

型钢混凝土L形柱空间角节点抗震性能试验及影响因素分析

通过9个型钢混凝土L形柱空间角节点模型试件的低周反复加载试验,以揭示该类节点的抗震性能指标.观察了其破坏过程及形态、得到荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及特征点参数等抗震性能指标,并对柱截面配钢形式、轴压比、加载角度以及连接梁的结构形式4个变化参数对抗震性能的影响规律进行了深入分析.结果表明:型钢混凝土L形柱空间角节点发生了伴随扭转的节点核心区破坏;滞回曲线饱满、位移延性系数较大、耗能能力强;强度、刚度衰减退化过程缓慢,表现出较好的抗震性能.     

新型PEC柱-钢梁T形件焊接连接中节点抗震性能的有限元分析

为研究新型钢板组合PEC柱-钢梁节点连接的抗震性能,以采用预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁T形件焊接连接中节点试验试件为研究对象,考虑轴压力、PEC柱截面形式与钢板组合截面布置方式等设计参数,利用有限元软件ABAQUS建立4个中节点有限元模型并对其滞回性能进行模拟.研究结果显示:柱轴压力提高了节点连接的初始抗弯刚度,而二阶效应降低了其抗弯能力;采取钢结构翼缘卷边增强了混凝土的约束作用,更好地满足"强柱弱梁"的抗震要求;钢板组合截面布置是决定梁柱连接刚度合理匹配的关键;预拉对穿螺栓表现出部分自复位功效,且较好地实现了混凝土斜压带传力模式,相应降低了节点域腹板的抗剪要求;所有试件破坏模式均因T形件的加强使得梁上塑性铰出现位置向T形件腹板尾部附近梁截面转移,且所有试件达到破坏时节点转角均超过0.02弧度,表明该节点连接能较好地满足抗震对节点转动能力的需求.     

设置垫板的钢结构梁柱T形件连接节点滞回性能的有限元分析

在设置垫板的新型钢结构梁-柱T形件连接节点抗震性能试验的基础上,应用有限元软件ABAQUS对此节点进行滞回性能分析。数值模拟与试验结果分析表明:两者吻合较好。利用有限元模型研究几何参数和物理参数对此节点滞回性能的影响,分析结果表明:下部T形件翼缘厚度、梁高和下部T形件翼缘上螺栓的竖向间距对节点的滞回性能影响较大,垫板宽度只影响此新型节点的受压性能。     

预制装配式型钢混凝土干式连接节点抗震性能非线性分析

为了通过简便有效的干式连接法将型钢混凝土柱-钢梁进行可靠的连接,提出一种承载耗能、施工高效和节能环保的新型预制装配式型钢混凝土组合节点,针对节点模块与钢梁之间的焊接连接、螺栓连接和栓焊混合连接等3种不同连接方式的梁柱节点,利用ABAQUS进行非线性拟静力分析,得到该新型连接节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及其延性与耗能系数.研究结果表明:不同连接方式的新型节点试件滞回曲线饱满,焊接节点、螺栓节点及栓焊混合节点的极限承载力分别为241.7,187.1和198.6 kN,均有稳定的强度及刚度退化性能;节点延性系数依次为6.02,8.24和4.25,等效黏滞阻尼系数依次为0.28, 0.28和0.35,均满足抗震性能的限值要求,表明3种连接方式的节点试件变形性能及耗能能力良好,具有良好的承载能力及抗震性能.     

单边高强螺栓T型件连接节点试验研究及数值模拟

通过对单边高强螺栓(STUCK-BOM)T型件连接节点和常规高强螺栓T型件连接节点进行单向静力加载试验和数值模拟研究,研究了单边高强螺栓的破坏模式及抗拉极限承载力,对比了单边高强螺栓与常规高强螺栓力学性能的差异,分析了T型件翼缘板尺寸效应对单边高强螺栓受力性能及T型件节点力学性能的影响.研究表明,单边高强螺栓破坏模式与常规高强螺栓不同,单边高强螺栓因其外套管分肢挤压弯折变形导致螺栓被拔出而破坏失效;单边高强螺栓的抗拉极限承载力与常规高强螺栓基本相同;相较于常规高强螺栓T型件节点,单边高强螺栓T型件节点的抗拉承载力和初始刚度与其基本相同,而塑性变形能力较弱;单边高强螺栓的边距和栓距对单边高强螺栓的抗拉极限承载力影响较小,栓距对T型件节点的抗拉承载力影响较小,而边距对T型件节点的抗拉承载力有一定影响.     

不同轴压比RCS梁柱组合件抗震性能分析

提出了一种新型钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合件的节点构造形式,并研究其抗震性能。对6个1/2比例的柱贯通型RCS组合件进行了拟静力试验,并使用ABAQUS软件进行有限元数值模拟和拓展参数分析,研究了轴压比对组合件的承载力、滞回性能、延性、刚度退化及耗能能力等抗震性能参数的影响规律。研究结果表明:钢板箍可有效约束节点处核心混凝土;组合件达到极限状态时,破坏模式主要分为梁铰破坏和构造破坏,梁铰破坏的组合件的抗震性能优于构造破坏组合件的抗震性能;RCS梁柱组合件的有限元模拟结果与试验结果较符合;轴压比对组合件抗震性能有较大影响,随着轴压比提高,组合件的滞回曲线变得饱满,耗能能力变强,但延性降低,承载力衰减速率加快。在一定范围内,提高轴压比有利于增大RCS组合件水平承载力,但在高轴压比下,其水平承载力略有降低。组合件破坏形态与特征符合抗震设计原则;工程应用中应对焊缝质量提出严格要求,避免组合件出现构造破坏;按"强柱弱梁、强节点弱构件"原则设计的RCS组合件具有良好的抗震性能。     

环梁式圆钢管约束H型钢混凝土柱-钢梁 节点的抗震性能

设计了一种环梁式圆钢管约束H型钢混凝土柱-钢梁节点,并建立了该试件的全尺寸三维有限元分析模型,计算得到了此类节点试件的滞回曲线、骨架曲线及破坏模式,经与试验结果进行对比,两者吻合良好.在此基础上,对试件进行有限元变参数分析,考察了轴压比、混凝土强度、梁柱线刚度等对试件抗震受力性能的影响,同时提出了一种改进型梁端削弱翼缘的节点形式.结果表明:随轴压比增大,试件的耗能及延性性能明显下降;混凝土强度的变化对试件滞回性能影响不大;当保持柱截面不变,仅变换钢梁尺寸时,节点的承载力、延性及抗震耗能性能均随梁-柱线刚度比的增大而显著增大;而当保持钢梁截面不变,仅改变柱内型钢含钢率时,节点抗震受力性能随梁-柱线刚度比的变化并不明显;改进的梁端翼缘削弱形式的试件可在不明显降低其承载力及耗能性能的情况下,将塑性铰外移至距节点区较远的地方,从而更好地保护节点区.上述研究结论可为此类新型节点的应用提供理论基础.     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验和恢复力模型研究

目的 研究由螺栓连接的装配式混凝土梁柱节点的抗震性能,基于试验结果提出一种针对此类节点的恢复力模型骨架曲线,为此类节点的工程实践提供试验依据,也为此类节点的弹塑性反应分析提供参考.方法 对两个由8.8级和5.6级不同等级螺栓连接的装配式混凝土梁柱节点进行拟静力试验,以不同螺栓等级为变化参数,研究分析两节点的破坏模式、滞...     

钢框架-组合剪力墙滞回性能非线性有限元分析

以模型试验为基础,利用ABAQUS软件建立有限元分析模型,考虑影响结构抗震性能的3个因素:盖板数量、螺栓排布、节点转动刚度,对3个系列6个试件进行非线性有限元模拟和变参数分析。结果表明:对于结构承载力和滞回性能,盖板双侧布置优于单侧布置;紧密布置螺栓能够提高盖板的约束能力和结构的滞回性能;节点转动刚度不会明显影响结构的整体性能,钢框架-组合剪力墙宜采用低刚度的节点类型。     

偏心梁对方钢管混凝土节点抗震性能研究

为研究梁偏心对方钢管混凝土柱-钢梁连接的内隔板式节点的抗震性能的影响,文章用Ansys建立该节点的非线性有限元分析模型,通过梁相对于柱的不同位置在反复荷载作用下所得的滞回曲线进行对比,得出粱偏心对该节点影响的大小,并提出了一些建议和改进措施.     

不同种类螺栓的不锈钢端板连接节点抗震性能试验研究

端板连接是门式钢架和多层钢框架中常用的节点形式,而目前少有针对不锈钢结构端板连接节点的相关研究.本文对4种类型的螺栓(镀锌高强度螺栓10.9级、8.8级,奥氏体不锈钢螺栓A4-70、A4-80)和不同端板厚度的不锈钢结构外伸式端板连接节点进行循环荷载下的破坏试验,研究其节点破坏形态、承载力及延性,并与有限元计算结果进行对比.试验结果表明:不锈钢螺栓端板连接节点的滞回曲线呈Z形,且其耗能系数仅为镀锌高强度螺栓端板节点的40%,;当端板较薄时,节点的抗震性能均有显著提高;通过有限元分析与试验结果的比较,验证了有限元模型的正确性.研究结果表明,所有试件的滞回曲线均具有不同程度的滑移捏缩现象,不锈钢螺栓端板连接节点、端板越薄时捏缩现象越明显,因此需从设计上加以改进,同时不锈钢摩擦面的处理工艺也需进一步开发,以提高不锈钢面的抗滑移系数.     

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。     

有限滑动螺栓连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

介绍了一种新型装配式混凝土剪力墙结构,其预制剪力墙之间的水平接缝采用高强螺栓和T形钢框进行连接,竖向接缝采用有限滑动螺栓连接件及钢柱进行连接.对2个装配式剪力墙试件进行拟静力试验,探究了有限滑动螺栓连接件滑动距离对剪力墙破坏特征、滞回性能、承载能力、耗能能力、延性及刚度退化等抗震性能的影响.结果表明:该新型装配式剪力墙有效地实现了三阶段工作机制,滞回曲线饱满,耗能能力较强,延性系数大于6.5,整体抗震性能良好;长孔有限滑动螺栓连接剪力墙的累积总耗能和延性系数分别较短孔有限滑动螺栓连接剪力墙高20.4％和50.7％,但其峰值荷载较后者低27.7％,而且后者具有较高的后期刚度.     

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.