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。     

树状结构空间四分叉铸钢节点抗弯极限承载力分析

用ANSYS有限元分析方法分析了树状结构空间四分叉铸钢节点在弯矩作用下的塑性区扩展过程及几何因素对抗弯极限承载力的影响,并在此基础上拟合出该类节点的抗弯极限承载力公式.结果表明:在弯矩作用下,节点首先在相邻分管相交界限处进入塑性,此后分管受拉较大一侧靠近节点核心区的部位进入塑性,两处塑性区随荷载增大而扩展,最终相互连接,节点核心区屈服,达到承载力极限;主分管之间夹角对节点抗弯极限承载力的影响不大,但主管径厚比对节点抗弯极限承载力的影响较大;节点承载力随分管与主管壁厚比的增大呈近乎线性增大;节点抗弯极限承载力随分管与主管外径比的增大而增大;承载力随主分管倒角半径的增大而增大,随分管外壁倒角半径的增大而增大,随分管内壁倒角半径的增大而先增大后减小.     

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。     

自复位RC框架柱脚节点在不同轴压比下的抗震性能试验研究

自复位RC框架柱脚节点将无黏结预应力钢筋与新型金属消能阻尼器结合,在保证结构足够的承载力和耗能能力的前提下,能有效减小传统框架结构水平地震作用下产生的残余变形.对2个采用了新型可更换阻尼器的自复位RC框架柱脚节点进行了低周往复荷载抗震试验,对比分析了不同轴压比下框架柱脚节点的受力机制、滞回曲线、耗能能力、复位能力等性能.试验结果表明:自复位RC框架柱脚节点的耗能主要来自阻尼器的屈服耗能,不同轴压比下该框架柱脚节点的耗能能力大致相当;高轴压比导致框架柱产生轻微的塑性变形,从而使残余变形增大,相应的复位能力略有降低.     

焊接接头腐蚀对预应力高强混凝土管桩抗震性能影响的有限元分析

针对地震作用下预应力高强混凝土管桩的受力特性问题,考虑焊接接头腐蚀的影响,应用ABAQUS有限元软件建立管桩-土体三维模型,采用拟静力的方法对管桩顶部施加水平低周往复荷载来模拟地震荷载,研究了竖向荷载与焊接接头的腐蚀程度对PHC管桩抗震性能的影响,并提出了增配非预应力筋的改善措施。结果表明,竖向荷载的存在会降低管桩的耗能能力,而提高管桩的水平极限承载力;焊接接头处焊缝的应力最大,在焊接接头腐蚀后率先发生屈服,管桩的水平极限承载力随着焊接接头腐蚀程度的增大而降低,其造成的影响不容忽视;通过在桩身配置一定数量的非预应力筋能降低焊接接头处焊缝的应力,同时能够有效改善管桩的耗能能力,提高管桩的水平极限承载力,从而降低焊接接头腐蚀对管桩抗震性能的不利影响。     

圆钢管搭接节点延性分析

根据圆钢管搭接节点静力和滞回性能试验,对特定几何参数搭接节点的延性和塑性耗能能力进行了量化.由延性系数分析可知除SJ3的延性系数较低外其余搭接节点试件具有较好的延性;承受反复荷载作用时与单调加载时相比节点变形率低.由承载力储备分析可知反复荷载作用下试件的承载力储备较低,而静力荷载作用下试件的承载力储备均较大,说明承受反复荷载作用时节点的承载力储备降低.对于搭接节点τ(腹杆与弦杆壁厚比值)值较大时,节点承受反复荷载时的延性较差.由搭接节点耗能分析可知,总体看来各试件具有良好的耗能能力.     

钢管束混凝土组合墙-梁翼缘加强型节点抗震性能试验

对钢管束混凝土组合墙-梁刚接节点抗震性能进行研究,设计1个肋板型节点和3个翼缘加强型端板节点试件,进行低周反复荷载试验.考察翼缘与墙体是否焊接对肋板型节点的影响和翼缘补强及端板厚度对端板型节点的影响,研究节点的破坏形态、极限承载力、滞回性能、延性、耗能能力等.研究结果表明,肋板型节点和端板型节点都展现了很好的承载能力和抗震性能;肋板型节点因翼缘与墙体未进行焊接,虽延性有所提高但降低了其承载力,削弱了其抗震性能;端板型节点的承载力和抗震性能随着端板厚度的增加而增强,端板厚度对节点有较大影响;端板型节点在梁翼缘增加了贴板后,对极限承载力、延性、刚度等均有一定提高,但耗能能力有微小下降,翼缘加强后在梁翼缘可以有效地形成塑性铰,达到"强节点,弱构件"的抗震设计要求.     

耗能隅撑钢框架节点性能分析

针对目前钢框架节点设计不合理或构造上存在缺陷,就会因地震造成损坏而使结构失效甚至倒塌,设计一种能良好抵抗地震作用的新型耗能节点构造形式,即在框架梁柱连接的节点处布置变形性能好同时低强度的耗能隅撑,此种节点简称为"耗能隅撑钢框架节点"。其中,耗能隅撑芯材采用屈服点较低的软钢。通过大型有限元分析软件ABAQUS对耗能隅撑芯材、梁柱节点和两种连接形式下的耗能隅撑节点进行低周往复荷载作用下的拟静力分析,分析结果表明:在小震作用下,耗能隅撑的布置在满足钢结构抗侧移要求的前提下能有效提高钢框架节点的抗侧刚度;在大震作用下,耗能隅撑芯材先于梁柱屈服,通过其塑性变形消耗地震产生的能量,解决了传统设计节点利用框架梁塑性变形消耗地震能量的问题。梁柱刚接耗能隅撑节点具有"双保险"的性能;梁柱铰接耗能隅撑节点连接方法优于传统梁柱刚接节点,符合装配式的安装要求,可替代传统的连接方法。     

低周反复荷载下无机锚固料后锚固压弯构件试验研究

为了研究无机锚固料植筋构件的抗震性能,以轴压比（0．2和0．4）、锚固长度（15D和20D）为控制参数设计了8个钢筋混凝土压弯构件．试验过程中试件的两端加轴向荷载,节点处施加往复荷载,通过试验对比分析了各构件在反复荷载下的极限承载能力、极限变形能力与耗能能力．结果表明,无机锚固料后锚固压弯构件在低周反复荷载作用下的极限承载能力与整浇构件理论计算值相近,但植筋深度为15D的压弯构件的延性比和能量耗散系数较低,植筋深度为20D的构件的延性比大且耗能能力高,满足抗震性能的要求．     

天津图书馆铸钢节点力学性能

天津图书馆上部大跨度钢管桁架结构铸钢节点构造和受力情况较为复杂,为了评估铸钢节点的力学性能和安全性能,进行了铸钢节点的有限元分析和试验研究.采用ANSYS建立了考虑几何非线性和材料非线性的三维数值模型,对铸钢节点的应力和变形进行有限元分析,完成了两个足尺试件的检验性试验和一个缩尺模型的破坏性试验.有限元分析和试验结果表明,铸钢节点倒角处易产生较大的应力集中,极限承载力为设计荷载的3.6倍,铸钢节点具有较大的安全储备,能够满足工程设计要求.     

复杂铸钢节点受力性能试验研究

为掌握某机场连接楼桁架结构中铸钢节点在最不利设计工况下的受力性能,采用有限元数值分析方法并结合试验手段,对具有12根多方向支管空心铸钢节点的受力性能进行了研究.试验反力架设计为自平衡受力钢框架体系,试验荷载为1.2倍最不利设计工况荷载,采用12台液压千斤顶进行了3次同步分级加载,测试了铸钢节点核心区和各支管的应力及主要支管的端部变形.测试结果显示,加载过程中应力变化均呈线性,且卸载后主要支管端部变形以及各测点应变均能够恢复初始值.铸钢节点在试验荷载下仍处于弹性受力阶段,测试结果与有限元分析结果基本吻合.结合有限元分析与试验手段可全面把握复杂铸钢节点的应力分布规律及极限承载力,并判定其在最不利设计工况下的安全度.     

不同破坏模式的钢筋混凝土框架节点动力性能比较

实际震害及大量的节点实验均表明,钢筋混凝土框架节点在地震等水平荷载作用下有多种破坏模式,且多数节点破坏为脆性破坏.为深入了解节点不同破坏模式的抗震性能差异,以Tsonos实验模型及一工程震害实例为基础,采用ANSYS软件中的civilFEM模块模拟4个不同破坏模式的边柱节点在低周往复荷载下的破坏过程,比较分析不同破坏模式下的节点强度、变形及耗能能力的差异.结果表明：发生不同破坏模式的节点的耗能能力差别很大,节点耗能能力与强度无关联;节点延性设计目标或节点失效模式控制可以通过控制节点破坏模式分化参数来实现.     

方钢管混凝土柱—不等高钢梁加腋框架节点受力性能试验研究

为了研究方钢管混凝土柱—不等高钢梁加腋框架节点受力性能,按1:3缩尺比例设计并制作了六个节点试件,进行了低周期往复荷载破坏试验。节点试件的加腋坡度及梁高差比是试验研究的主要参数。通过试验研究各参数对节点试件的破坏特点、抗剪承载力、滞回特性、延性及耗能能力、承载力退化与刚度退化等力学性能的影响,得出以下结论:试件破坏是由于节点抗剪承载力不足导致的,但由于加强环板的约束及梁端加腋的存在,破坏出现在下环板与柱端交接处;各试件滞回曲线整体相对饱满;随着节点试件加腋坡度的变缓,其极限承载力提高,延性系数增加,耗能能力增强,刚度退化速率略有加快;当梁高差比由0. 39增加至0. 46时,节点试件反向加载极限承载力提高(以拉为反向加载),当梁高差比由0. 46增加至0. 53时,节点试件反向加载极限承载力降低,且随着梁高差比的增加,节点试件正向加载极限承载力逐渐降低(以推为正向加载),延性系数降低,耗能能力减弱,刚度退化速率变化不大;梁端加腋能有效改善节点核心区受力性能。     

钢—混凝土组合加腋梁型钢柱节点试验研究

基于广州某高层建筑结构,提出一种变截面钢—混凝土组合加腋梁型钢柱节点,解决了常规加强型节点构造复杂的问题.以1:2的缩尺模型,对钢—混凝土组合加腋梁型钢柱节点进行试验研究,研究其传力机理、力学性能、破坏特性.试验结果表明该节点极限承载力是设计荷载的2.26倍,在设计荷载阶段试件处于弹性状态,节点满足设计承载力和刚度要求;荷载位移曲线表明节点具有较好的延性;通过设置梁端加腋实现了梁端塑性铰外延的设想,该塑性铰并有足够的转动能力,满足设计的延性要求.     

方钢管混凝土中节点抗震性能影响因素有限元分析

设计了6个节点模型试件,应用有限元软件ANSYS,对低周反复荷载作用下的节点模型破坏全过程进行分析,并分析芯钢管强度、核心区混凝土强度和外钢管强度对节点滞回性能以及骨架曲线的影响。ANSYS分析结果表明:芯钢管强度和外钢管强度对节点的耗能能力有一定的影响,对节点的承载力影响不大;核心区混凝土的强度对节点的耗能能力和承载力都有一定的影响。     

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。     

RBS节点钢框架设计方法与极限承载力理论研究

从极限分析理论出发,就翼缘削弱型节点(简称RBS节点)对结构破坏模式与极限承载力的影响进行研究．首先对美国FEMA提出的RBS节点设计方法进行分析,并讨论了该设计方法中的不足．针对上述不足,将极限荷载的唯一性定理推广到同时承受比例荷载与固定荷载的结构;对于满足强柱弱梁要求的框架结构,进一步论证了其横梁极限内力状态的唯一性．以此为基础,提出了针对美国FEMA RBS节点设计步骤的补充验算公式;针对组合破坏机构,提出了RBS节点设计新方法．其次,对RBS节点钢框架的极限承载力进行了理论推导,得到了极限承载力理论计算公式,同时明确了极限承载力的影响因素．最后,利用Abaqus有限元分析软件验证了上述理论研究结果的正确性．     

不同构造形式延性节点的钢框架损伤退化滞回性能有限元分析

针对空间钢框架在低周反复荷载作用下的滞回性能、破坏机理和损伤退化性能等进行了有限元分析。研究结果表明:加腋型节点钢框架可以有效降低梁柱翼缘连接焊缝处应力,与其他构造形式节点相比,其耗能能力较强;翼缘板加强型节点可使梁柱翼缘焊缝处应力降低约20%。不同构造形式节点钢框架在低周反复荷载作用下承载力化正负向退化不一致;刚度退化曲线差别很小,钢框架节点形式的构造差异对其刚度退化曲线影响不显著。     

T形柱边框架节点套筒灌浆连接抗震分析

对预制柱连接进行优化,套筒灌浆用于角纵筋连接,其余纵筋绑扎搭接,设计并制作了一个T形柱边框架梁柱节点试件。采用试验和有限元计算,研究梁柱节点在水平地震作用下破坏过程、承载力与变形、延性、刚度与耗能能力,并对轴压比参数进行计算分析。结果表明：优化后梁柱节点呈梁端受弯破坏,节点和预制柱固端未出现明显裂缝;荷载位移骨架曲线表现出较好的塑性变形能力,延性系数接近5;滞回环面积饱满,累积耗能约15 kJ,等效黏滞系数在0.04~0.24之间;随轴压比增加,节点受压损伤区域扩大,延性明显降低。后浇整体式T形柱边框架节点整体性良好,抗震性能较强,弹簧单元用于竖向预制后浇界面黏结作用的简化,数值计算结果与试验表征相符。     

复杂空间焊接钢管相贯节点受力性能有限元分析

为考察焊接钢管节点的受力性能和不同加劲肋构造措施对节点承载力的影响,对3种不同构造措施的相贯节点进行了有限元分析。分析结果表明,空间钢管相贯节点主、支管交汇处为节点受力薄弱区域,特别是以受拉支管与主管相交处更为明显,3种加劲肋构造措施对应的相贯节点极限承载力均满足设计要求,其中:节点构造A型极限承载力最低,为设计荷载的0.9倍;节点构造B型和C型在应力、应变和承载力等方面规律基本一致;节点构造C型对应的弹性设计荷载比节点构造B型提高约30%,且相应的节点极限承载力比节点构造B型提高约6.3%;对加劲肋构造措施而言,在1.3倍设计荷载作用下,节点构造B型优于C型。