套管承插式脚手架节点力学性能分析

为了揭示套管承插式节点的半刚性特性、计算方法及其对节点和脚手架承载力的作用规律,结合相关试验数据、数值仿真和理论分析,研究节点连接棒的伸入长度、连接方式对节点刚度产生的影响,以及节点刚度对脚手架承载力的影响.分析结果表明:连接棒的伸入长度对节点刚度有重要的影响.当连接棒长度小于12 cm时,节点刚度的大小会随着长度的增大而显著增大;长度超过12 cm后,节点刚度的大小基本保持稳定.另外,连接棒的连接方式也会对刚度产生重大影响.通过试验得到固定式节点的转动刚度大小比活动式的节点刚度提高11%;并且通过进一步模拟发现,采用三点焊接方式得到的节点刚度达到最大.最后选取5组节点刚度数据对脚手架进行仿真计算,得出节点刚度对结构极限承载力大小的影响能达到40%,证实竖向节点刚度对脚手架承载力有显著影响.     

新型套扣式钢管脚手架节点的水平向抗压性能

相比传统脚手架,新型套扣式钢管脚手架在安全、经济和便利上具有优势,但因相关理论研究尚不完备,从而影响了其进一步推广使用.文中以该新型套扣式钢管脚手架节点为对象,进行了3种不同工况下的水平受压承载力试验研究和有限元分析.结果表明:试验数据与有限元模拟值基本一致,3种工况下随着水平受压荷载的增大,套扣节点的变形均线性增加,随后节点受压屈服,表现出明显的非线性特征;其中节点在单向受压和双向非对称受压下破坏形式表现为立杆弯曲破坏和钢管截面压瘪,而双向对称受压下为节点处立杆钢管压瘪,水平杆端接头与十字套扣连接松动;表明节点的抗压刚度和受压承载能力与其受荷方式直接相关.在此基础上,对节点的抗压参数进行了系统分析,得出立杆长度对节点受压承载力影响最大,而十字套扣、水平杆端接头厚度的影响很小.由此,提出了基于立杆长度的节点水平向抗压刚度模型.     

十字盘钢管脚手架节点抗弯性能研究

文章通过试验研究和有限元数值模拟相结合的方法,分析了60型十字盘脚手架的连接节点在弯矩荷载作用下的应力、应变发展规律,讨论了节点的抗弯性能和构件传力机理等关键问题。根据节点在逐渐增大的弯矩荷载作用下的变形发展规律,结合有限元模型的计算结果,确定了十字盘脚手架在工程应用中节点承受弯矩荷载的控制值。采用节点连接半刚性理论中的线性计算模型,在文中确定的节点弯矩控制值范围内,对节点抗弯试验中所得的弯矩-转角数据关系进行了拟合,计算得到60型十字盘节点的抗弯刚度值。     

Q235B钢螺栓球柱节点的受拉承载力

基于3个单向受拉螺栓球柱节点的试验,采用ABAQUS软件建立单向受拉螺栓球柱节点的数值模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了数值模型的有效性。随后建立了87个数值模型对螺栓球柱节点的单向受拉承载力影响参数进行了分析,定义了节点单向受拉极限承载力的取值准则。数值计算结果表明,圆柱筒径越小、壁厚越厚、筒壁高度越高,节点的单向受拉承载力越高;增大螺栓间距和尺寸对节点的刚度和强度有一定提高;增设加劲肋可提高螺栓球柱节点的刚度和承载力;当螺栓拧入深度不足时,节点易发生螺栓拔出破坏,实际工程中建议螺栓拧入弧形端板的深度大于螺栓直径。基于理论分析,拟合得到了螺栓球柱节点单向受拉承载力的实用计算式。拟合算式计算结果与有限元分析结果及试验结果的相对误差均在10%以内。     

复合材料夹层结构平接节点抗弯性能试验

试验研究采用复合材料工字型连接型材的复合材料夹层结构平接胶结节点的抗弯性能,考察工字型连接型材纤维铺设、节点搭接长度等因素对连接节点的破坏模式、荷载-变形关系、连接区域应变发展规律的影响,对平接节点的破坏机制进行了分析。试验研究表明:节点出现连接型材破坏或胶层剥离破坏;复合材料连接型材纤维布的铺设与层数对连接节点的破坏模式有影响,连接型材刚度与强度满足要求时,搭接长度是确定连接节点承载力的重要因素。研究成果可供复合材料夹层结构平接节点设计参考。     

复合材料夹层结构平接节点抗弯性能试验

试验研究采用复合材料工字型连接型材的复合材料夹层结构平接胶结节点的抗弯性能,考察工字型连接型材纤维铺设、节点搭接长度等因素对连接节点的破坏模式、荷载-变形关系、连接区域应变发展规律的影响,对平接节点的破坏机制进行了分析。试验研究表明:节点出现连接型材破坏或胶层剥离破坏;复合材料连接型材纤维布的铺设与层数对连接节点的破坏模式有影响,连接型材刚度与强度满足要求时,搭接长度是确定连接节点承载力的重要因素。研究成果可供复合材料夹层结构平接节点设计参考。     

加强式端板连接节点的初始刚度与抗弯承载力

针对需要局部加强的梁柱端板连接节点,考虑了柱翼缘用背垫板加强,节点域柱腹板用补强板加强的构造形式.将节点分为若干组件,求各组件初始刚度;对其中经过加强的组件,采用理论推导和有限元分析相结合的方法得出初始刚度表达式;然后将各组件初始刚度进行组装,得到加强式端板连接节点初始刚度.用屈服线法推导出含背垫板柱翼缘的设计抗弯承载力表达式,参照现行规范推导出其余影响节点承载力的组件的设计抗弯承载力表达式,取其中抗弯承载力的最小值,得出加强式端板连接节点的设计抗弯承载力表达式.通过与有限元计算结果对比表明加强式节点初始刚度的计算方法具有足够的精确性,可用于节点刚性的判断和参数研究.     

预制混凝土梁柱节点试验及框架受力性能分析

提出了一种预制装配式混凝土梁柱节点采用I字型钢连接的节点方式,并进行了该节点在低周反复荷载作用下的试验.针对型钢连接的特征,提出了一种简化的等效十字连接方式用以模拟该节点.结合试验结果以及二维空间撒点,进行了简化节点的等效混凝土弹性模量以及钢筋屈服强度等关键参数的识别,从而可通过数值分析获得预制装配式节点的滞回曲线.根据预制装配式节点的连接方式形成框架结构,同时根据梁柱的配筋形成了现浇框架结构,采用Pushover分析了2种框架的承载力和刚度.利用简化的节点数值模拟滞回曲线进行了预制装配式框架结构在地震动作用下结构整体的受力非线性全过程分析.试验结果表明,该连接方式滞回环较饱满,节点抗震性能良好;数值分析结果表明采用型钢连接节点的预制装配式框架结构与同样梁柱配筋的现浇结构相比承载力和刚度有所提高,此装配式框架结构可满足我国抗震规范对于框架结构在弹性以及弹塑性阶段侧移限值的要求.     

连墙件设置缺陷对脚手架立杆最大弯矩的影响

目的研究风荷载作用下连墙件设置缺陷对脚手架立杆最大弯矩的影响程度和规律,为脚手架合理设计提供依据.方法考虑高层建筑施工脚手架风振影响计算出风载荷标准值,对扣件节点采用半刚性研究,利用有限元ANSYS分析软件对脚手架架体进行模拟分析,研究连墙件设置缺陷下架体立杆最大弯矩的变化及规律.结果从模拟分析中得出连墙件设置方式不同时脚手架立杆最大弯矩的变化趋势和结果,对比分析后得出当连墙件只与内立杆连接时,最大弯矩主要出现在有连墙件立杆节点处,其立杆最大弯矩增加,连墙件设置缺陷对脚手架立杆最大弯矩的影响程度可达近一倍.结论当连墙件设置只与内立杆相连时,对立杆弯矩增加较大,降低其承载力,在施工过程中脚手架连墙件设置应该保证与内外立杆同时连接.     

方钢管柱-H形钢梁铸钢节点初始转动刚度研究

为研究方钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点的初始转动刚度,本文在基于变形协调原则的节点承载力理论的基础上,采用变形叠加方法,提出梁柱连接铸钢节点初始转动刚度理论,并推导了初始转动刚度公式.由初始转动刚度理论及公式可知,影响节点初始转动刚度的主要因素是钢管柱尺寸以及梁的高度等.通过改变柱壁厚等参数对5个足尺试件进行分析,其初始转动刚度的试验结果、数值模拟结果与公式计算结果吻合较好,验证了初始转动刚度理论及公式.分别选取钢管柱外径为200,mm、250,mm、300,mm,钢管柱壁厚为8,mm、10,mm、12,mm,铸钢连接件环板高度为35,mm、40,mm、45,mm,H形钢梁梁高为194,mm、219,mm、244,mm,铸钢节点所在层层高为3,000,mm、4,000,mm、5,000,mm,采用ABAQUS软件进行参数化数值分析.参数化数值模拟结果与初始转动刚度公式计算结果吻合较好,其比值在0.895~0.958之间,进一步验证了初始转动刚度理论及公式的有效性.     

新型承插型盘扣式模板支撑体系承载力计算方法缺陷分析

对承插型盘扣式模板支撑体系的承载力进行准确预测,有着十分重要的工程意义,但目前普遍采用的承载力计算方法中存在诸多缺陷。根据规范建议方法设计搭建某实际工程承重型高大模板支撑体系。通过现场检测以及有限元模拟分析,探讨承插型盘扣式模板支撑体系的承载力计算方法。在有限元分析中,采用水平力法考虑初始缺陷对承载力的影响,在接头处设置转动刚度值以分析钢管接头处刚度的削弱;并将有限元计算结果与现场实测值对比。结果表明:仅仅采用规范建议的方法进行计算,其结果与实测结果误差较大;考虑初始缺陷和节点半刚性后,结果获得改善;进一步考虑接头转动刚度后,承载力计算结果与实测结果吻合较好。说明在承插型盘扣式模板支撑体系承载力计算中应充分考虑钢管接头处刚度的削弱,以保证施工安全。     

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点抗扭刚度影响因素

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点属于半刚性连接,其抗扭刚度是架体结构稳定承载力的重要影响因素。为保证承插型盘扣式钢管支架设计安全可靠和经济合理,对架体盘扣节点抗扭刚度影响因素进行研究,揭示各影响因素对盘扣节点抗扭刚度的作用机理,提出合理的抗扭刚度值。在盘扣节点抗扭试验的基础上,分析得盘扣节点扭矩-转角关系曲线和抗扭刚度影响因素,建立盘扣节点实体有限元模型对影响因素进行数值分析,提出合理的盘扣节点抗扭刚度建议值,并通过架体压载试验和有限元数值分析的结果对比,验证节点抗扭刚度建议值的合理性。研究结果表明:插销与连接盘的接触面积和材料应变硬化模量对盘扣节点抗扭刚度影响较大;盘扣节点扭矩与转角关系曲线非线性特性明显,抗扭刚度分3个阶段进行选取较为合理,各阶段盘扣节点抗扭刚度值宜取50～60、20～25、0～5 kN·m/rad。     

不同节点轻钢框架的受力性能试验研究

通过对4种不同形式和构造的轻钢框架梁柱连接节点试验研究,分析了端板厚度、T型钢厚度、柱腹板加劲肋等因素对半刚性节点承载力、转动刚度和极限转动能力的影响.研究表明,轻钢框架半刚性连接是承载力较高、延性性能非常好的连接形式.柱腹板设加劲肋的端板连接是轻钢框架较好的半刚性节点.T型钢翼缘厚度对节点承载力的提高作用不明显,但腹板抗剪能力对此有影响.对于具有半刚性连接节点的轻钢框架,应该进行非线性分析.半刚性连接节点组合构件在荷载作用下的滑移现象不能忽视,分析和设计中应引起足够重视,并应提出可靠构造措施.     

组合楼板对装配式钢框架节点抗震性能的影响

为了解决装配式钢框架中节点区域构造复杂和传力机制不明的问题,提出一种考虑组合楼板作用的端板螺栓连接节点。设计并制作了2组端板连接的装配式梁柱节点,进行了低周往复循环荷载试验,建立了节点试件的数值模型,分析组合楼板对节点的破坏模式、滞回性能、承载能力、半刚性性能、受力特征的影响作用。结果表明,端板连接节点主要破坏模式为端板的弯曲变形,组合楼板的加入会使滞回曲线产生一定的捏拢现象,同时会产生组合楼板开裂破坏现象;增加组合楼板后,端板连接节点的初始转动刚度、极限承载力、耗能能力分别增加了约22%,13%,22%;组合楼板和钢梁上翼缘共同作用时,荷载通过组合楼板传递至柱腹板;与闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点相比,采用开口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点初始转动刚度和极限承载力分别提高13%和9%。组合楼板能有效提高端板连接节点的抗震性能,扩大节点核心区的传力范围,增强梁柱传力机制,可为进一步提高装配式节点性能提供参考。     

往复荷载作用下新型装配式螺栓干节点的抗震性能研究

本文基于ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件,对一种改进的新型装配式螺栓干节点施加低周往复荷载,进行抗震性能研究,分析了该新型螺栓干节点的耗能、承载力、延性及刚度等方面的力学性能及其破坏模式,并探讨混凝土强度、轴压比和梁配筋率对该节点力学性能的影响规律。结果表明,新型螺栓干节点比现浇节点和改进前的螺栓干节点具有更好的耗能、更高的刚度和强度,其屈服荷载、极限承载力和延性分别比现浇节点提高了35%、22%和31%,而相比改进前的螺栓干节点分别提高了38%、27%和58%,表明新型螺栓干节点的抗震性能更好;随着混凝土强度和梁配筋率的提高,新型螺栓干节点的极限承载力、耗能性能和割线刚度都有所提高,抗震性能也随之提高;柱轴压比在一定范围内的增大可以提高节点的屈服荷载、峰值荷载和屈服位移,但影响程度较低。     

垂直加劲肋方钢管柱-H梁节点加劲肋的设计

垂直加劲肋节点适于柱截面较小的方钢管（矩形管）柱和H型钢梁节点.因此,采用有限元方法,以垂直加劲肋长度和高度为主要参数,对垂直加劲肋节点的承载力、刚度、应力分布和破坏模式进行了分析.研究表明：垂直加劲肋节点承载力、弹性刚度较大;垂直加劲肋长度对节点承载力和刚度都有贡献;加劲肋高度只对节点刚度有影响.最后提出了加劲肋设计公式,供工程参考.     

输电铁塔主材节点滞回性能研究

针对输电铁塔主材双肢搭接节点,分别建立了单一剪切面连接与双剪切面连接的螺栓连接节点有限元仿真模型,通过施加低周循环载荷获得了节点的滞回曲线,给出了骨架曲线分析,耗能能力分析以及刚度退化分析,研究了输电铁塔螺栓连接节点在低周循环载荷作用下的耗能能力与力学性能,结果表明：单剪连接与双剪连接的节点线弹性变形过程基本一致,此后两种节点都出现滑移现象,双剪连接节点经历两次滑移过程;螺栓滑移过程中,节点耗能能力最强;双剪连接节点极限承载能力更强,刚度保持特性更佳,耗能能力更强。     

承插型盘扣式模板支撑体系节点半刚性研究

承插型盘扣式钢管模板支架目前在土建工程中广泛采用,其搭设方案直接关系到施工安全。目前针对这种支撑体系连接部位的研究较少,我国规范指出应采用半刚性连接模拟,并给出了一个刚度值,但没有说明应用范围。大多数研究者认为规范给出的节点刚度值低估了承插型盘扣式钢管模板支架的承载能力。针对实际工程的需要,通过足尺模型逐级加载试验,测试模板支架立杆的轴力,并通过有限元分析,对比实验和数值模拟结果,得到半刚性节点的刚度建议值。所得结果可为实际工程中该类模板支撑体系的计算分析提供试验和数据参考。     

外伸端板节点有限元分析

为考察外伸端板连接中不同端板厚度、螺栓直径、螺栓布置对节点受力性能以及端板强度的影响,采用有限元数值分析软件ANSYS建立半刚性端板连接节点模型进行非线性有限元分析．在建立模型和计算分析过程中考虑了弹塑性、大变形和接触问题．分析结果表明：端板厚度的变化对节点的初始转动刚度、极限转动能力以及抗弯承载力都有不同程度的影响;节点的初始转动刚度随着端板厚度的增加而增加,但节点的极限转动能力却随着端板厚度的增加而减小;设计中建议采用大螺栓、中等厚度的端板,同时螺栓应尽量布置在靠近梁翼缘一侧;传统的T形件方法计算端板强度,其计算结果偏低．