方钢管混凝土柱与工字钢梁竖向加劲式节点拟静力试验研究

为了解方钢管混凝土柱-工字钢梁竖向加劲肋式节点的抗震性能,对两个方钢管混凝土柱-工字钢梁竖向加劲肋式节点试件进行了拟静力加载试验,研究了节点在反复循环荷载作用下的滞回性能、耗能能力、延性、应力分布和传力机制.试验结果表明,节点具有足够的承载力以及较好的延性和耗能能力,竖向加劲肋式节点的梁端弯矩大部分通过竖向加劲肋传递给柱钢管腹板和核心混凝土,另一部分梁端弯矩由梁端翼缘直接传递给柱钢管翼缘和核心混凝土.节点破坏模式为靠近竖向加劲肋端部的梁翼缘出现严重的局部屈曲,梁翼缘变截面最窄处形成塑性铰,而柱钢管、竖向加劲肋、梁端部均在弹性范围内工作,很好地实现了强柱弱梁、强节点弱构件的抗震原则.     

PBL加劲型矩形钢管混凝土不等宽T型节点受拉性能

PBL加劲肋兼有加劲肋和剪力连接件的双重优势,T型节点主管采用PBL加劲型矩形钢管混凝土是一种新型钢-混组合结构,探明其破坏模式和承载力水平具有重要意义。基于矩形钢管混凝土T型节点受拉试验,设计了主管为PBL加劲型矩形钢管混凝土,支管为方钢管的不等宽T型节点受拉试件,其中,主管钢管宽厚比为27、支主管宽度比为0.4;通过非线性有限元数值模拟,从破坏模式、节点承载力、抗拉刚度及应力分布等方面分析PBL加劲肋对矩形钢管混凝土不等宽T型节点受拉力学性能的影响。研究结果表明:PBL加劲肋兼有加劲肋和剪力连接件的双重作用,可有效限制顶板被掀起,提高节点顶板面外抗弯承载力和抵抗局部变形的能力;能够明显改善不等宽T型节点的抗拉性能和抗疲劳性能,显著提高节点的抗拉刚度和节点承载力。     

内加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点的力学性能分析

为分析内加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁(IATCFSST-SCB)中柱节点的力学性能并探讨其抗震性能,对其在低周往复荷载作用下的受力过程进行有限元模拟分析。模拟前,采用前人内加强环式方钢管混凝土柱-实腹钢梁(IATCFSST-SB)中柱节点试验数据验证了模拟方法的可行性。根据模拟结果,分析了IATCFSST-SCB中柱节点中核心混凝土、钢管、钢蜂窝梁和内加强环的受力特征,对比了其与IATCFSST-SB中柱节点的抗震性能差别。结果表明:IATCFSST-SCB中柱节点的最大应力主要发生在混凝土的中心区域、钢管的中心区域、钢管与钢蜂窝梁连接的上下翼缘处、钢蜂窝梁的开孔外围处、钢蜂窝梁与环板的连接处;IATCFSST-SCB中柱节点的最大承载力可以达到IATCFSST-SB中柱节点承载力的90%,且蜂窝梁能更早地进入塑性阶段,形成"强柱弱梁"的屈服机制;IATCFSST-SCB中柱节点具有良好抗震性能。     

方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲肋式节点非线性有限元分析

对方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲肋式节点建立了同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元分析模型,模拟分析了单调加载下节点的受力性能,较为精确地分析了节点区应力分布.结果表明:由有限元模型所得的位移曲线与试验所得的低周反复荷载作用下的骨架曲线相符,由有限元模型所得的应变分布和发展规律与试验结果一致;竖向加劲肋式节点的梁端弯矩一部分通过竖向加劲肋传递给柱钢管腹板和核心混凝土,另一部分梁端弯矩由梁端翼缘直接传递给柱钢管翼缘和核心混凝土;节点的破坏模式为梁翼缘变截面最窄处形成塑性铰,最终梁受压翼缘出现严重的局部屈曲,而柱钢管和竖向加劲肋均在弹性范围内工作,很好地实现了强柱弱粱、强节点弱构件的抗震原则;节点核心区混凝土性能符合斜压杆受力机制.     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱-钢梁节点的静力性能

目的通过研究找出两类内置CFRP圆管方钢管高强混凝土柱-钢梁节点在单调荷载作用下的传力机制和破坏模态.方法设计了一栋采用内置CFRP圆管的方钢管混凝土柱的5层框架结构,利用有限元软件ABAQUS建立了三维有限元模型,对两类节点进行了单调荷载作用下的模拟分析.结果外加强环式节点的梁端弯矩主要通过柱角附近的水平环板和柱两侧外伸环板传递给柱壁和核心混凝土,水平环板有效宽度大约为0.5倍的柱宽度.外肋环板式节点的极限位移均大于外加强环式节点,尤其是外肋宽度大于40 mm时更为明显.外肋环板式节点的极限承载力也高于外加强环式节点.结论设计节点的破坏主要原因是环板和钢梁翼缘交接位置出现局部屈曲,节点的极限承载力取决于梁的抗弯承载力,变截面位置作为整个节点危险部位,在设计中应进行计算和校核.     

钢管混凝土梁柱节点连接形式的探讨

本文对工程中常见的钢管混凝土梁柱节点的形式进行了论述,详细的介绍了加强环式节点、钢筋贯通式节点、锚定式刚接节点、穿心牛腿环梁节点、钢筋环绕式节点的构造特点及各自优缺点。最后本文对以上几种常见节点存在的问题进行了总结归纳,指出钢管混凝土梁柱节点在实际及理论中一些问题。     

加肋薄壁钢管混凝土柱局部屈曲与承载力分析

采用能量法分析加肋薄壁方形钢管局部屈曲，探讨加劲肋的数量和刚度对屈曲系数的影响，以及加肋薄壁钢管混凝土柱的承载力；同时，在考虑构件屈曲作用及管壁对核心混凝土承载力提高的基础上，提出带肋薄壁方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力公式，并用试验数据验证其合理性。研究表明:在薄壁钢管中设置加劲肋，使钢管的局部屈曲系数变大、核心混凝土约束增强，构件极限承载力也相应得到增加；钢管局部屈曲系数随着加劲肋的刚度和数量的增加而增大，合理设置加劲肋可防止构件提早屈曲，提高构件承载力；提出的极限承载力公式和试验结果有较好的吻合度，与实际受力情况更符合。     

新型钢管混凝土梁柱节点试验研究

提出了一种新型的开大孔钢筋贯通式钢管混凝土节点,该新型节点形式与已应用到工程中的开小孔钢筋贯通式节点相比,具有施工方便的优点。建立了介于这种新节点与传统开小孔节点之间的过渡形式:开大孔加强式钢筋贯通的钢管混凝土节点。并通过对三种节点低周反复循环加载的试验研究,得到如下结论:新型开大孔式节点位移延性、耗能能力比较理想,抗震性能良好,符合抗震设计的要求。在该新型节点处设加强环和加劲肋能够显著提高节点的整体性与延性。研究结果可以为其在工程中的应用提供有价值的参考。     

节点区柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱－梁节点区的受压试验研究

节点区柱钢管不全贯通钢管混凝土柱－梁节点是一种新型的节点形式. 其主要特点是: 柱钢管在节点区不全贯通, 各层间钢管柱分离或者在梁通过处开孔, 保持楼层框架梁纵筋贯通节点, 由于柱钢管在节点区不连续而导致其轴向承载力的下降通过加大节点区截面并配置环形钢筋来加强. 本文对该种节点进行了9个试件的受压试验, 研究了梁通过处钢管开孔及各层间钢管柱分离两种型式的柱钢管不全贯通式节点的力学性能、包括轴压及偏压的受压破坏形态、开裂荷载、极限承载力、结构变形能力, 以及环梁钢筋、钢管及纵筋等部件的受力特性.     

双重环筋加强式梁柱节点区非线性有限元分析

为了深入研究用双重环筋加强的节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱-梁节点的力学性能,采用TNODIANA软件对其进行参数化非线性有限元分析,并与试验结果进行了对比研究.结果表明,当节点高度不太低时,非线性有限元分析可以较好地模拟节点区的受力变形、极限承载力、裂缝开展及钢筋应变分布规律.混凝土强度、钢筋配筋率及环梁宽度的提高均会使得节点的轴压承载力提高,其中混凝土强度的影响程度最大,钢筋配筋率次之,环梁宽度更次之.     

冷弯加劲高强方钢管柱受力性能及经济性分析

工程中常采用在截面上布置加劲肋的方法来增强构件的稳定性能。为研究冷弯加劲对高强钢管柱受力性能的影响，评估加劲高强钢管柱的经济性。采用有限元ABAQUS软件，建立了冷弯加劲钢管柱轴心受压分析模型。通过考察加劲形状、加劲个数、加劲间距及加劲大小对Q355钢管柱受力性能的影响，确定最优截面形式，进而分析在极限承载力相当时，高强Q690冷弯加劲钢管柱比普通Q355钢管柱用钢量的节约程度。结果表明，设置冷弯加劲可以明显地提升钢管柱轴心受压承载力，冷弯加劲对钢管柱承载力的提高作用随着加劲个数的增加基本保持不变。采用单个半圆弧加劲时，对构件承载力的增强作用便可达到良好的效果。冷弯加劲之间的距离对构件的稳定承载能力基本没有影响。加劲圆弧半径建议取板件厚度的2倍。承载力相当时，冷弯加劲Q690钢管柱的用钢量比Q355钢管柱节省35%左右。     

方钢管混凝土柱梁下栓上焊节点受力性能研究

为研究带外环板的方钢管混凝土柱H形钢梁下栓上焊节点的受力性能,以梁上翼缘连接方式和梁截面尺寸为试验参数,设计制作了3个节点构件,并对其进行拟静力试验。引入了数字散斑相关方法(DSCM)测量系统,对节点核心区应变进行非接触式高精度测量。结果表明,受焊缝质量的影响,构件主要破坏位置都在焊缝附近,其中下栓上焊节点和全螺栓节点分别发生在梁上翼缘与外环板连接的焊缝处和下内隔板与柱连接的焊缝处;下栓上焊节点相对于全螺栓节点核心区变形更小,更符合“强柱弱梁”准则,并推断梁柱之间荷载传递主要通过外环板,但全螺栓节点由于螺栓滑移以及焊接缺陷少,延性要显著好于下栓上焊节点;梁截面尺寸和节点连接方式对构件核心区受力性能和应变分布有较大影响,其中核心区主应变及剪应变云图均呈45°斜向发展。     

端部设肋方钢管混凝土柱抗震构造措施及塑性铰

为深入分析端部带肋方钢管混凝土柱的抗震构造措施及柱端部塑性铰形成机制,通过建立三维实体有限元模型并与试验结果验证,有限元结果与试验结果符合较好,在此基础之上进一步建立30个足尺模型,分析轴压比、含肋率以及加劲肋高度等参数对柱的承载力、延性、塑性耗能的影响,提出了不同轴压比下柱的合理含肋率和加劲肋高度等抗震构造措施以及塑性铰判定方法。结果表明：①当含肋率增大,柱的承载力、延性、总塑性耗能值显著提高,加劲肋的塑性耗能占比增大而混凝土的塑性耗能占比减小,对钢管影响较小;②当轴压比为0.2时,柱的承载力下降不明显,延性较好,故可不布置加劲肋,轴压比为0.5、0.8时,合理含肋率分别为0.2、0.4,加劲肋高度分别为1 000 mm、1 500 mm;③当钢管纵向受压应变达到4倍屈服应变时,柱端出现塑性铰,进一步提出了考虑轴压比和含肋率的塑性铰长度公式,公式计算结果与有限元结果离散性较小。     

CFST柱-RC环梁节点试验研究

文章对钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)环梁中节点(JN-1、JN-2)这2个节点在静载和低周反复荷载作用下的试验结果从承载力和变形能力两方面进行分析,并对环梁节点在破坏形态、延性、耗能能力等方面进行研究。试验研究表明,静载试验中,环梁节点在交界处形成塑性铰,向框架梁延伸;低周反复荷载试验中,环梁节点在环梁与框架梁交界处形成塑性铰。环梁节点满足传递梁端剪力和弯矩的要求,塑性铰在框架梁端,节点表现出良好的延性,容易达到"强柱弱梁"的抗震设计目的。     

钢管塔K节点的加劲肋布置和极限承载力研究

 特高压输电线路酒杯型钢管塔K节点是受力最复杂的节点,其主管与支管的夹角θ往往小于30°,不能满足国内现行的K节点承载力计算方法规定的θ≥30°的要求.为了解决该问题,本文应用通用有限元软件ANSYS进行数值模拟仿真,验证现有设计验算方法的适用性.针对钢管塔相贯焊连接的K节点设计了3种新型的加劲肋,并对其受力分布和极限承载能力进行分析对比.研究结果表明,θ超出现行规范的规定时,规范对个别工况不适用;新设计的加劲肋布置方案,能显著改善节点危险部位的应力分布,消除应力集中,降低最大应力.在目前没有合适计算公式的情况下,应继续使用现行规范,并采用本文设计的节点加劲肋布置形式增大结构的承载力和安全性.     

钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤评估

为研究地震作用下钢管混凝土柱-钢梁错层节点的地震损伤演化规律,进行了8个钢管混凝土柱-钢梁错层节点的低周往复加载试验.基于低周往复加载试验的研究成果,研究了试件循环加载过程中变形和能量的非线性组合关系.从钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤破坏机理出发,提出适合于钢管混凝土柱-钢梁错层节点的双参数地震损伤模型.通过低周往复加载试验得到数据,基于双参数地震损伤模型,计算其地震损伤指数,定量地描述钢管混凝土柱-钢梁错层节点在地震作用下的损伤演化规律.对钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤评估,分析了轴压比、错开高度和剪压比对错层节点地震损伤的影响.发现轴压比小的试件在损伤过程中会有所提前,累积损伤比轴压比大的试件大,错开高度大的试件的损伤发展与累积大于错开高度小的试件,剪压比大的试件的累积损伤大于剪压比小的试件.     

钢管混凝土柱-环扁梁中节点破坏形态和耗能能力研究

介绍了钢管混凝土柱-环扁梁中节点JF-2和钢管混凝土柱-环梁中节点JN-2的制作和试验过程,并给出了这2个节点在低周反复荷载作用下破坏形态和耗能能力方面的试验数据.试验结果显示,JF-2在环扁梁上形成塑性铰,其材料强度得到更充分的利用,能够耗散更多的地震能量.最后还给出了计算简图以及试验值与计算值的比较.     

内置开孔钢板加劲肋的L形宽肢钢管混凝土组合柱轴压性能研究

为研究内置带孔隔板加劲肋（PBL）的宽肢钢管混凝土组合柱（W-LCFST柱）的轴压性能，以L形双板连接钢管混凝土组合柱（LCFST-D柱）的轴压试验为基础，开展了W-LCFST柱参数化分析。结果表明：添加PBL加劲肋可增强混凝土和钢板之间的相互作用，显著提高试件整体性。与未添加PBL加劲肋的试件相比，添加1组PBL加劲肋，承载力提高了3.8%~5%，延性系数提高了14.3%~25.7%；添加2组PBL加劲肋，承载力提高了7.9%，延性系数提高了29.2%。最后，基于Mander理论，提出了预测W-LCFST柱截面承载力的计算公式，并将预测公式计算结果、日本规范AIJ (1997)、美国规范AISC-LRFD (1999) 、矩形钢管混凝土结构技术规程（CECS159: 2004）分别与有限元结果进行了对比。结果表明，上述计算结果均较为保守，但本文提出的预测公式计算结果更加准确，平均误差为7%，可以计算W-LCFST柱截面承载力。     

型钢混凝土转换节点的抗剪性能

通过对连续型钢混凝土梁式转换层结构模型的两种加载方式进行拟静力试验,对比分析了型钢混凝土转换节点与柱不带轴压力型钢混凝土框架节点的抗震特性,得到了区别于普通框架节点的转换节点破坏机制、耗能能力、强度退化等.建立有限元模型,进一步对比分析,证明了转换节点在地震作用下的受力特性符合节点斜压杆机理,建立了型钢混凝土节点抗剪受力模型.