钢节点的发展历程与新型节点的探索

节点的功能是把柱与梁链连接起来,连接的区域称节点域,由于节点域受力复杂,一直是工程界研究的重点.近些年出现的腹板开洞型节点、焊接孔扩大型节点、狗骨型节点等一批新型节点,满足了新型钢结构的发展需要.     

焊接孔长度对钢框架梁-柱刚性节点性能的影响

对焊接孔长度扩大的钢框架梁－柱刚性节点进行了空间非线性有限分析。分析结果表明，焊接孔长工的扩大显著地降低了梁－柱连接面处的对接焊缝和焊接孔切角端开裂以及翼缘脆性破坏的可能性，但过长的焊接孔也会导致梁侧向稳定的丧失。     

基于ansys对巨型钢结构节点焊接数值模拟

本文基于广东科学中心建设中出现的巨型节点板节点,进行了焊接数值模拟。巨型钢结构节点板结点受力复杂,焊缝集中,焊接残余应力很大,且不易消除,需要进行研究分析,本文采用美国通用有限元软件ansys,采用力热耦合分析方法,利用单元生死技术对节点板结点进行了焊缝残余应力数值模拟,并对节点的残余应力和变形进行了分析,对以后钢节点的残余应力数值模拟具有一定的参考价值。     

Q345B钢梁柱节点焊接残余应力模拟及试验验证

为研究梁柱节点焊接残余应力的分布规律,对梁柱节点焊接残余应力进行了数值模拟,并进行了试验验证.首先,建立梁柱节点焊接全过程随机热力学模型,分析梁柱节点的焊接温度场;其次,通过间接热力耦合分析法分析梁柱节点焊接残余应力分布;最后,通过制作梁柱焊接节点,利用盲孔法测得梁柱节点焊接残余应力,并与模拟结果对比分析.分析结果表明:上、下翼缘焊缝由于距离较远以及工艺孔的存在,焊缝之间的相互影响很小,两者的焊接残余应力基本一致;腹板焊缝之间由于距离很近,焊接时的相互影响较大,两道焊缝残余应力分布不一致;在梁柱节点焊缝焊趾区域,梁上、下翼缘焊缝残余应力分布基本一致,等效残余应力呈V型分布,横向、纵向、法向焊接残余应力都基本呈M型分布,因腹板两道焊缝焊接时产生相互影响导致梁腹板两道焊缝应力分布差别明显.     

钢管混凝土柱-钢梁穿筋节点低周反复荷载下受力性能

对8个圆钢管混凝土柱-钢梁节点进行低周反复加载试验,其中6个节点设置了穿透钢筋,另外2个节点未设穿透钢筋,对节点的破坏位置和形态进行了分析,研究其抗弯承载力、延性和耗能能力.试验结果表明：节点穿筋将大部分弯矩直接传递给核心混凝土,降低了钢管的拉应力,显著提高了直接焊接钢梁节点的受力性能.穿筋节点具有较高的抗弯承载力、良好的延性和耗能能力,而未穿筋节点的抗弯承载力低,延性和耗能能力差.     

H型钢梁Z形焊接对接节点承载性能

在两根H型钢梁的对接拼接连接时，使用螺栓连接容易安装不到位，达不到强度要求，在现场施工过程中，焊接连接比螺栓连接更方便施工，但焊接连接会导致残余应力和残余变形，为了维护钢构件的牢靠度和安全度，本文提出一种Z型对接焊接节点形式，与规范里的焊接H型钢梁对接节点比较，为考察该节点的受力性能，进一步探究究节点区域的刚度变化和应力分布情况，利用ABAQUS软件对该Z型节点以及标准节点进行有限元分析，发现此Z型节点承载性能比标准节点承载性能有所提升，同时方便施工现场节点快速拼接。     

钢框架连续倒塌分析中全焊接刚性节点的组件模型

为准确反映全焊接刚性节点在钢框架结构倒塌过程中的受力状态,对其在结构大变形情况下的受力机理和分析模型进行了研究.基于对全焊接刚性节点试验的准确模拟,研究了节点在弹塑性状态下的受力机理和变形特点,并对传统的节点组件模型进行了改进;分别对采用不同节点模型的钢框架子结构进行静力和动力非线性分析,研究不同节点模型对钢框架结构抗连续倒塌性能的影响.结果表明:全焊接刚性节点在弹塑性阶段以节点域的剪切变形为主;悬链线效应引起的梁内轴拉力不仅削弱节点的承载力,还降低节点的延性;改进节点组件模型能够较准确地反映钢框架结构在连续倒塌静力和动力分析时节点的弹塑性受力状态.     

新型钢框架焊接节点抗震性能试验与数值分析

为提高钢框架焊接节点的抗震性能,提出一种盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点构造形式. 对4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型）进行了低周往复加载试验及有限元分析,对比研究了梁端局部构造形式对钢框架节点破坏模式、滞回性能、承载力、刚度退化、延性及耗能能力的影响. 结果表明：相比标准节点,采取局部构造措施的节点均实现了塑性铰外移,使得破坏模式由梁柱连接焊缝处脆性破坏转换为梁局部塑性破坏;塑性变形能力及耗能能力显著提高;塑性应变累积加剧板件局部屈曲,造成强度、刚度逐步退化,抗震性能更优越. 新型节点在承载力、刚度基本不变的前提下,延性及耗能能力分别增加了20.0%、27.9%,验证了该类节点的可行性. 文中建立的基于应力三轴度损伤准则的有限元模型可有效预测各类型钢框架焊接节点在循环荷载作用下的受力性能.     

空间钢管混凝土管节点有限元分析

钢管混凝土桁架式拱桥多采用主支管直接相贯焊接的空间节点构造型式.管节点连接处应力集中使节点成为整个结构的薄弱环节.基于此,本文采用有限元软件ANSYS,利用圣维楠原理对四管桁架拱桥中的三种典型节点进行了局部受力分析,分别考虑了主管与支管夹角、主支管管径比和主支管管壁厚比三个参数对节点构件应力的影响.     

Q345B钢框架梁柱节点焊缝低周疲劳试验

为了研究不同加载制度下的钢框架梁柱节点焊缝低周疲劳性能,设计并完成了六个足尺全焊接梁柱节点焊缝低周疲劳试验,研究了节点焊缝的疲劳裂纹萌生及扩展规律,分析了循环幅值、加载历程对节点疲劳性能的影响,比较了在常幅、变幅及随机荷载作用过程中的疲劳损伤累积程度。结果表明:在三种加载制度下,梁翼缘焊接孔处焊趾最易萌生疲劳裂纹,最终断裂的路径均为焊接孔焊趾裂纹斜向发展,与翼缘焊缝端部裂纹汇合,造成全截面断裂;试件直接经历等幅大变形对节点的疲劳性能较为不利,经历由小变形到大变形的加载过程更能发挥耗能能力;常幅加载的幅值越大,节点累积损伤的速率越快,越早发生疲劳断裂.     

基于有限元的新型高延性角钢连接节点抗震性能评估

探讨了一种新型高延性角钢连接节点的抗震性能.在普通双腹板顶底角钢连接节点的基础上,提出了一种新型高延性角钢连接节点,该新型节点将与梁相连的角钢分肢上的螺栓圆孔扩大成长圆孔.通过有限元分析,对采用常规圆孔的普通角钢节点和采用不同扩孔尺寸的一系列新型角钢节点在转动能力、延性、滞回曲线、耗能能力等方面的差异进行了比较.结果表明,扩孔后的新型节点具有更好的抗震性能.     

循环荷载作用下高强螺栓端板节点抗震耗能性能

为研究高强螺栓端板节点的抗震耗能性能,进行了7个连接件的循环加载试验,分析了钢管和螺栓的两种典型破坏模式以及钢管柱壁厚、螺栓直径、螺栓孔横向间距、螺栓个数,以及钢管柱截面尺寸对连接件耗能能力的影响。研究结果表明:高强螺栓端板连接件的破坏模式与钢管管壁厚度和螺栓强度有关;增大钢管柱壁厚、螺栓直径和截面尺寸以及增加螺栓个数和减少截面尺寸均能提高节点的耗能能力,增大钢管柱壁厚对节点的耗能性能的提高最为显著。     

纵向板-矩形管节点拟静力试验的数值模拟

提出了准确模拟纵向板-矩形管节点拟静力试验的有限元方法。为分析管结构的抗震性能,对纵向板-矩形管节点进行了拟静力试验。对每个试件,裂纹出现在弦管连接表面,沿弦管与节点板的连接焊缝扩展,并导致性能退化及破坏。为模拟钢材的损伤累积及其产生的裂纹扩展,基于混合强化准则和简化的勒迈特损伤模型,建立了自定义本构模型并嵌入ANSYS程序。采用此本构模型对纵向板-矩形管节点的拟静力试验进行数值模拟,计算出的滞回曲线与试验曲线吻合较好。     

箱型柱钢框架翼缘与腹板削弱型节点有限元分析

介绍了美国北岭地震与日本阪神地震后钢框架新型延性节点的发展状况。对4种不同构造形式的箱型柱钢框架梁柱节点进行了ANSYS非线性有限元分析,求得其应力发展状况,应力分布以及框架塑性铰出现的顺序。对节点的力学性能进行了分析比较,重点讨论了削弱型节点的研究进展。基于理论分析,提出了改进型节点。     

梁柱刚接节点盖板加固的焊接残余应力分析

为研究残余应力对梁柱节点加固后性能的影响,通过选择焊接参数,进行三维的热一结构耦合计算,模拟了盖板加固梁柱刚接节点中盖板与柱翼缘之间的对接焊缝的焊接过程,初步讨论了焊接残余应力对加固节点受力性能的影响.计算得到了焊接温度场以及残余应力的分布,以及焊接残余应力对RI指数的影响.分析表明,焊接残余应力对节点的整体受力性能影响很小,但是焊接残余应力的存在会极大的增加焊接热影响区发生脆性断裂的可能性.     

梁腹板削弱式刚性钢框架抗震性能研究

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则,按照有效控制梁上塑性铰位置的思路,对在梁腹板上进行开孔削弱的节点形式,通过开孔位置和大小的设计,控制节点处塑性铰形成的位置,进行三维有限元模拟分析,并将削弱位置和尺寸不同的节点构造形式与传统的梁柱节点进行对比分析。ANSYS模拟结果表明,采用腹板开孔的形式能大大缓解节点的应力状态,改善节点的延性性能,降低节点发生脆性破坏的可能性,提高结构的抗震性能。     

冲击荷载下角焊缝动态强度试验研究

对焊喉处受拉和受剪两种受力状态的角焊缝连接件进行动态拉伸试验,研究冲击荷载作用下受力状态对角焊缝破坏形态、断面角度、极限强度的影响规律.并通过与静态力学性能比较发现,动态冲击荷载作用下,角焊缝受拉和受剪极限强度均明显提高,即动态应变率效应显著;受拉角焊缝的破坏面角度均为45°,与静力试验结果(90°左右)有显著差异.角焊缝受拉下的应变率效应比受剪时明显,且角焊缝动态极限强度增大系数随应变率的影响规律与以往文献试验结果一致.     

内嵌钢板销式连接胶合木梁短期受力性能

内嵌多块钢板销式连接是重型木结构最有效的连接方式之一,已越来越广泛地应用于木结构节点连接中.采用四点弯曲加载试验方法,对两根内嵌三块钢板销式连接胶合木梁短期受力性能进行了试验研究,其中一根梁的连接节点位于纯弯段,另一根梁的连接节点位于弯剪段.研究采用此类连接胶合木梁的力学性能、破坏模式以及连接位置对胶合木梁力学性能的影响等,并基于试验结果推导采用此类连接胶合木梁的极限承载力和挠度计算公式.试验结果表明:构件的极限承载力和跨中挠度与连接节点的位置有关,连接节点位于弯剪段胶合木梁的承载力大于连接节点位于纯弯段胶合木梁的承载力;理论计算结果与试验数据符合较好,可为木结构的设计和应用提供参考.