铝合金板式节点承载性能试验研究

考虑了节点板厚度、抗剪键、加载模式的影响,对14个铝合金板式节点的承载力性能进行试验分析.详细介绍了试验过程,描述了试验现象.试验结果表明,铝合金板式节点的主要破坏模式为块状拉剪破坏和节点板局部屈曲破坏;以弯矩为主要控制的荷载作用下,节点板主要承受环向应力;节点板厚度的增加能有效提高节点承载力;C类抗剪键能显著提高节点的整体性,改善节点受力性能.     

双层铝合金板式节点力学性能与设计方法

板式节点是铝合金空间网格结构中应用最为广泛的节点形式,其力学性能会对铝合金空间网格结构的承载性能产生显著影响.目前,针对铝合金板式节点力学性能的研究主要集中在单层板式节点,双层板式节点作为一种新型节点形式,其力学性能及设计方法尚待研究.本文在试验的基础上,分别对单层和双层板式节点的力学性能进行了数值分析和理论分析,并运用ABAQUS软件建立了大量节点模型进行参数化分析,考虑了腹板厚度、腹板高度、节点板厚度、翼缘板厚度、翼缘板宽度及螺栓布置形式对单层和双层板式节点力学性能的影响.基于破坏线理论和螺栓破坏理论,引入材料等效强度破坏系数和双层铝合金板式节点极限承载力增强系数,提出了节点极限承载力的计算方法.研究结果表明:单层和双层板式节点的极限承载力随着节点板厚度的增加,先增大后减小;腹板越厚越高、翼缘板越厚越宽,单层和双层板式节点的极限承载力越高;双层板式节点极限承载力高于单层板式节点,根据计算分析建议双层板式节点极限承载力增强系数取2.3;螺栓布置对节点力学性能影响显著;理论计算结果与数值计算结果吻合程度较好,验证了理论计算方法的准确性,可为实际工程应用提供依据.     

铝合金板式节点受弯滞回性能试验研究

为研究铝合金板式节点的受弯滞回性能,并与静力性能进行比较,完成了4个足尺试件的滞回加载及单调加载试验,并采用通用有限元软件ABAQUS对试验加载全过程进行数值模拟,得到了铝合金板式节点的破坏模式、弯矩-转角关系及耗能能力.采用分配梁对两杆进行对称加载,节点域为纯弯段.研究结果表明铝合金板式节点为典型半刚性节点,根据受力过程可分为弹性阶段、螺栓滑移阶段、孔壁承压阶段和破坏阶段,并得到节点弯矩-转角关系曲线.节点破坏模式为杆件净截面拉断,裂缝由杆件端头最外排螺孔处开始扩展.节点在破坏前无明显预兆,为典型脆性破坏,荷载-位移曲线没有下降段.节点滞回加载的骨架曲线与单调加载曲线接近,但滞回加载过程节点的累积损伤,导致节点延性低于单调加载.增加螺栓数量可改善节点耗能性能,使滞回曲线更加饱满.     

铝合金板式节点初始刚度

铝合金板式节点变形分为节点板中心区域变形、节点板与杆件错动以及杆件自身变形三部分.对铝合金板式节点的受弯机理进行分析,得到节点初始弯曲刚度公式.在试验基础上,分析试件的抗弯性能,得到弯矩-转角曲线.采用ABAQUES软件对节点进行数值模拟,数值结果与试验结果吻合较好.通过参数分析得知节点板厚度、杆件截面高度、螺栓数量及节点板半径对节点初始弯曲刚度的影响.最后将理论结果分别与数值结果和试验结果进行比较,验证了公式的合理性.     

铝合金板式节点受弯承载力试验研究

从理论上提出了铝合金板式节点在面外弯矩作用下的抗弯承载力计算公式.进行了4个铝合金板式节点试件试验,其中3个试件只承受面外弯矩,一个试件同时承受面外弯矩和剪力,得到了板式节点的受力性能,归纳了板式节点在面外弯矩作用下和弯剪联合作用下的破坏模式主要为:杆件受弯破坏、节点板块状拉剪破坏和节点板的屈曲破坏.通过试验数据分析,得出了反应撬力对其极限承载力影响的折减系数k1的取值范围,并验证了承载力计算公式的准确性.针对4个板式节点试件的试验,采用ABAQUS有限元软件建立了有限元数值分析模型,分析了其极限承载力,补充和完善了试验研究.     

铝合金板式节点承载力设计方法及构造要求

对铝合金板式节点的承载力进行理论分析,提出了节点板块状拉剪破坏的承载力计算公式以及节点板局部屈曲承载力的计算公式.在试验的基础上,利用ABAQUS软件对铝合金板式节点进行数值模拟研究,数值分析结果和试验结果吻合较好.根据试验结果拟合得到了节点承载力公式中的系数.将承载力计算公式和试验结果进行了对比,验证了公式的实用性.最后提出铝合金板式节点的实用构造要求,并通过试验结果验证了其正确性.     

建筑工程钢结构焊接节点承载性能分析

在建筑工程钢结构设计施工中,钢结构焊接节点的施工好坏和设计合理性,决定了建筑工程钢结构焊接节点承载性能的好坏.针对传统承载性能分析方法存在的不足,对建筑工程钢结构焊接节点承载性能进行了优化分析,首先计算得出建筑工程中钢结构焊接特征,以特征计算结果为依据,通过焊接节点的有限元模型的选取,暓终建立建筑工程钢结构焊接节点有限...     

螺栓滑移引起的铝合金板式节点网壳变形研究

板式节点螺栓滑移会引起铝合金网壳结构发生明显变形,变形主要取决于节点轴向变形,可通过节点轴向刚度模型来模拟螺栓滑移.为考虑实际工程中螺栓尺寸的随机误差,提出节点轴向刚度的随机多折线模型,分析发现,考虑螺栓尺寸误差计算得到的网壳挠度,可采用理想四折线模型结果拟合. 基于轴向刚度四折线模型,分析网壳挠度随螺栓预紧力的变化规律,发现当预紧力高于特定临界值时,网壳变形很小,反之网壳挠度会迅速增大. 进一步分析发现：最大网壳挠度与螺栓孔径差、网格环数呈正比,受跨度、矢跨比和支座形式影响较大,与杆件截面及节点板尺寸、荷载大小相关性较小. 基于此,提出螺栓滑移引起的最大网壳挠度计算公式,并对工程中常见的拉铆钉和普通螺栓,给出孔隙优化建议.     

CFRP加固火灾后RC梁柱节点抗震性能试验

为评估折线形粘贴碳纤维增强复合材料（CFRP）布加固火灾后钢筋混凝土梁柱节点抗震性能的效果,分别进行未受火、火灾后和CFRP布加固火灾后带正交梁和楼板翼缘的钢筋混凝土梁柱中节点抗震性能的拟静力试验。火灾试验时采用ISO 834标准升温曲线、梁柱节点的受火方式为楼板下方受火,拟静力试验时柱子的轴压比为0.25。基于试验结果,考察火灾高温后CFRP布加固对混凝土梁柱节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、刚度及滞回耗能的影响。研究结果表明:梁柱节点核心区均发生了剪切破坏;未受火和受火后梁柱节点分别在3/100和4/100位移角时达到最大承载力,该位移角下节点核心区可见最大斜裂缝宽度分别达到2.0、1.9 mm;未受火梁柱节点和CFRP布加固后梁柱节点核心区箍筋发生屈服,90 min的火灾高温作用会显著降低梁柱节点的抗震性能,受火后梁柱节点的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载和延性系数分别降低了41.3%、18.5%、15.8%和14.8%;节点区折线形粘贴CFRP布加固对受火后混凝土梁柱节点抗震性能的提高有限,加固后梁柱节点的承载力未能恢复至未受火时情况;CFRP布加固火灾后梁柱节点开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别比火灾后未加固梁柱节点提高了16.5%、4.0%和3.4%,比未受火梁柱节点的降低了31.6%、15.2%和12.9%。火灾后钢筋混凝土梁柱节点抗震加固方案及其设计方法还有待进一步深入研究。     

铝合金板式节点面外初始弯曲刚度的杆件间交互影响

铝合金板式节点具有良好的整体刚度性能,其面外初始弯曲刚度的杆件间交互影响不容忽视.本文在现有研究的基础上,定义了铝合金板式节点面外弯曲刚度矩阵.为进行深入研究,对铝合金板式节点进行有限元模拟.以节点板厚度、节点板半径、杆件高度和螺栓数量为参数,建立14个节点模型,分析关于节点面外弯曲刚度的杆件间交互影响.根据有限元结果,提出计算杆件交互影响程度的理论公式.和有限元结果的比较表明,公式的计算精度高,具有良好的适用性.     

基于响应面法的多拱度铝合金节点板冲压回弹预测与补偿

自由曲面铝合金单层网壳中的构件通常使用板式节点进行连接. 为了满足板式节点的装配需求,需要将板式节点的节点板冲压成具有多个拱度的复杂形状. 然而,回弹现象降低了板件的成形精度,且会造成节点装配困难. 为了提高节点板的成形精度,有必要对节点板的冲压回弹进行准确预测和有效补偿. 首先,对6组多拱度铝合金节点板试件进行了冲压成形试验,通过3D扫描测量了板件的残余拱度,并计算得到板件的回弹量. 其次,采用显式动力算法与隐式静力算法结合的混合算法对板件的冲压回弹过程进行有限元分析,分析得到的板件回弹量与试验值的相对误差平均值仅有4.31%. 再次,基于1 500组节点板冲压回弹有限元分析结果,建立了回弹预测的响应面模型,该模型的决定系数达到了0.988,表明该模型具有较高精度. 最后,基于回弹预测响应面模型,提出了多拱度铝合金节点板的回弹补偿方法. 使用该方法对20组具有不同几何参数和拱度组合的节点板进行试设计,结果表明该方法能够对板件的回弹进行有效补偿.     

铝合金弧面节点板冲压成形回弹特性研究

板式节点是铝合金单层网壳中最为常用的节点形式之一,为了满足网壳曲面的造型要求,其节点板通常采用冲压成形的弧面板。回弹是节点板成形过程的主要缺陷,准确预测回弹量是保证加工精度的关键。为此基于ABAQUS/Explicit&Standard平台模拟了弧面节点板的冲压成形过程,并将节点板回弹量与实际加工数据进行对比,验证了有限元模型的有效性。对铝合金材料参数、冲压拱度、节点板厚度和半径、螺栓孔的布置和开孔面积对节点板回弹量的影响进行了参数分析。最后,基于理论推导得到了节点板回弹量的计算式,通过回归分析得到了计算式的系数,并将理论公式计算结果与数值分析结果进行对比,验证了拟合算式的准确性。     

铝合金构件高强螺栓牙板连接性能试验

主要对铝合金构件采用高强螺栓牙板连接进行初步试探性的理论分析和试验研究.分析结果表明:连接承载力与螺栓预压力、板件厚度、牙纹规格等因素有关,并初步得出了承载力的计算公式.进行了4组铝合金构件高强螺栓牙板连接的抗剪承载力试验,试验结果表明:高强螺栓牙板连接具有变形小、承载力高等特点,而且较普通的摩擦型高强螺栓连接承载力有明显提高,主要是因为\"牙板\"增大了受力方向的抗滑移系数.     

焊接管节点设计承载力公式研究

本文探讨了海洋和建筑工程中焊接管节点在静载轴力作用下的设计承载力问题;在剖析各国规范中极限承载力公式及影响其强度的主要因素基础上,提出了建议的承载力公式;由建议公式及日本、美国、欧洲规范公式计算值与筛选的试验值进行统计计算比较,结果表明：建议公式概念明确,表达形式简洁,各系数计算方便,统计精度较高。最后,根据我国新规范设计原则,并考虑到国产材质和节点焊接条件,提出建议的设计承载力公式。