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.     

钢结构梁柱连接节点抗震性能研究进展

钢结构梁柱连接节点是保证梁和柱协同工作的关键部件,其性能直接影响结构的刚度、稳定性和承载能力.对钢结构梁柱节点应用及发展历史进行回顾,对近年来节点抗震性能的研究进展及其构造措施的改进进行总结.发现目前梁柱连接节点的耗能能力和塑性变形多是由梁端形成的塑性铰提供;尽管这些节点在实验中表现出优越的抗震性能,但实际工程这些节点...     

有关整体式预应力框架节点的抗震性能

抗震性能一直是建筑结构最主要的考核项目,在带有预应力的框架结构中也不例外,而结点更是抗震不利部位。文章将从节点抗震的总体分析、影响其抗震性能的影响因素以及节点的抗震设计具体计算和构造措施,其中包括使用过程中节点的加固等重要方面,对有关整体式预应力框架节点的抗震性能进行说明。     

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...     

新型火电厂主厂房混合结构异型边节点抗震性能试验研究

为了进一步论证一种可用于高烈度区的新型火电厂混合结构主厂房的可行性,针对主厂房中存在高梁变截面柱构成的异型边节点,进行了3榀缩尺比例1/5的低周反复加载试验.对不同墙体形式、不同轴压比下异型节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性性能、耗能能力以及强度、刚度的退化进行了研究.结果表明,新型异型节点中横墙的设置可以有效避免柱铰的形成,使破坏集中在墙体和梁上,减轻节点的破坏,有利于震后的修复加固.而纵墙的存在可以阻碍节点区裂缝的连通发展,平衡正、负向位移下的承载力的差异,提高延性和耗能能力.对于无墙节点,分析了其发生剪切黏结裂缝的原因.最后对比证明了带有横、纵墙的型钢混凝土异型节点具有最优的抗震性能且其延性系数μ≥3满足一般构件在抗震作用的延性要求,可以推广使用.     

再生混凝土框架节点抗震性能研究

完成了3种不同再生粗骨料取代率再生混凝土框架边节点，在恒定竖向轴压荷载和水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究．通过不同再生粗骨料取代率下的节点抗震性能对比分析，研究了再生混凝土节点在模拟地震作用下的破坏形态、滞回特性、延性等问题．研究表明，再生混凝土节点的破坏过程与普通混凝土相类似，虽然再生混凝土节点的抗震性能略低于普通混凝土，但再生混凝土节点的延性等抗震性能仍满足相应抗震设防要求，说明再生混凝土可用于有抗震设防要求的框架节点中．再生混凝土框架节点的水平抗剪承载力可直接采用现行混凝土结构设计规范中节点抗剪承载力计算公式计算．最后，提出了加强抗震构造要求的设计建议．     

焊接节点构造细节的低周疲劳试验研究

为了研究Q235低碳素钢平板对接焊接试件以及十字型承载V型坡口焊接试件的低周疲劳行为,采用等幅应变控制法对24个试件在不同塑性应变幅下的超低周疲劳性能进行了测试,拟合得到了两类焊接构造细节试件的疲劳寿命S-N曲线,并将测试结果与国际焊接协会发布的疲劳设计规程中同类焊接构造细节的S-N曲线进行对比.结果表明:平板对接焊接试件与十字型承载V型坡口焊接试件的裂纹起源不相同;在超低周疲劳范围内,两类焊接材料的损伤破坏主要包括材料延性损伤和循环疲劳损伤,比国际焊接协会中相同疲劳构造细节的高周疲劳寿命S-N曲线预期的疲劳强度更低,表现出更低的疲劳寿命.     

盖板加强型节点局部试件断裂性能试验研究

为研究钢框架盖板加强型节点焊缝处发生断裂的可能性,设计制作了11个盖板加强型节点局部试件进行单调拉伸试验,研究了加载速率、加强板厚度、焊缝缺陷对局部试件断裂性能的影响。试验结果表明:试件破坏形态主要分为梁翼缘板颈缩断裂和加强板端部角焊缝断裂两类;提高加载速率会导致试件塑性变形能力降低;加强板厚度变化对局部试件影响较小;对接焊缝缺陷对试件的承载能力及焊缝的断裂性能影响不明显;试件对加强板端部角焊缝缺陷较敏感,缺陷处易发生断裂。     

单轴对称钢梁截面组合节点的抗震性能试验研究

为减小钢框架梁柱组合节点中梁下翼缘焊缝脆性破坏的风险,提出了采用单轴对称钢梁截面的梁柱组合节点形式,完成了3个1∶2的组合节点试件的拟静力试验研究,分别考虑标准型钢梁截面、上窄下宽且仅梁下翼缘削弱型的单轴对称钢梁截面及仅梁下翼缘扩翼型的单轴对称钢梁截面组合节点试件,对各试件的破坏过程、滞回行为、关键部位的应变发展、耗能性能及延性等进行了详细分析 . 结果表明：焊缝质量有所保证的组合节点试件其加载点的荷载-位移滞回曲线饱满,具有良好的耗能性能;仅梁下翼缘扩翼型组合节点试件的塑性铰在扩翼板末端的钢梁截面上形成,在梁下翼缘反复屈曲的过程中母材逐渐开裂并向腹板延伸;正弯矩作用下组合梁截面的中和轴靠近梁上翼缘,从而显著加大了梁下翼缘处的应变水平;单轴对称钢梁截面组合节点形式有助于实现梁上塑性铰外移,减小梁下翼缘焊缝处的应变集中程度;实际工程中应切实保证梁翼缘对接焊缝的质量.     

外端板加强式节点抗震性能试验研究

提出外端板加强式焊接节点与栓焊混合节点构造形式.通过6个钢管混凝土柱-钢梁节点的低周反复荷载试验,分析并比较了外端板加强式焊接节点、栓焊混合节点与穿芯螺栓-加劲端板节点在不同构造、不同梁柱刚度比下的破坏过程及特征,对节点的滞回曲线、承载能力、延性和耗能能力、强度与刚度退化等抗震性能进行了研究.试验结果表明:当梁柱刚度比较小时,两种新型节点与穿芯螺栓-加劲端板节点均表现为梁端出现塑性铰破坏;当梁柱刚度比较大时,外端板加强式焊接节点发生核心区焊缝开裂破坏,外端板加强式栓焊混合节点发生柱端弯折破坏;与穿芯螺栓-加劲端板节点相比,两类新型节点具有更高的承载力和更好的安全储备,且滞回曲线饱满,各抗震性能指标较好,满足强节点弱构件的抗震设计要求.     

干式连接装配式复合墙体抗震性能试验研究

设计了4榀装配式复合墙体,进行低周往复加载试验,研究灌浆套筒连接、焊接连接、盒式连接和螺栓连接4种不同连接方式墙体的破坏模式、滞回特性、位移延性系数、刚度退化和耗能等特性.结果表明:4种连接件均未破坏,符合强节点、弱构件的抗震设计理念,能满足结构受力需要.各试件破坏形态基本相同,均为剪切破坏,极限位移角均大于1/90.不同连接方式对墙体各项抗震指标影响不同,与灌浆套筒连接试件相比,焊接连接承载力下降7%,位移延性系数上升5%,累计耗能下降22%;盒式连接承载力上升5%,位移延性系数下降33%,累计耗能下降27%;螺栓连接承载力下降13%,位移延性系数上升52%,累计耗能提升62%.焊接连接的试件耗能低、不易施工且焊接质量难以保障;而盒式连接和螺栓连接二者施工不仅便捷,而且具有较好的承载力和耗能能力.     

蜂窝钢柱抗震性能试验研究

为了研究蜂窝钢柱的抗震性能,对4根蜂窝钢柱及1根原型钢实腹钢柱试件进行了低周反复加载试验,以揭示蜂窝钢柱的破坏机理、孔口应力分布规律、耗能能力、延性、强度和刚度退化等。试件考虑了蜂窝孔形、加劲肋的设置与否及设置部位等影响参数。试验研究结果表明:蜂窝钢柱的承载力及刚度大于扩张前的原型钢实腹柱,破坏时试件的延性在2.92~4.03之间,表现出良好的变形性能;通过合理设置横向加劲肋,可以提高蜂窝钢柱的承载力、刚度及耗能能力,并防止柱腹板的局部屈曲;蜂窝钢柱由于在腹板上开孔形成受力薄弱区域,容易造成累积损伤,强度和刚度退化的幅度要略大于原实腹型钢柱。研究结果可为蜂窝型钢的进一步推广应用及理论研究提供参考。     

型钢混凝土柱抗震性能实验研究

通过对8根剪跨比为3,十字型钢混凝土柱进行了低周反复荷载实验,研究型钢混凝土柱的抗震性能. 主要分析了实验构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数和耗能能力,并探讨了体积配箍率对型钢混凝土柱抗震性能的影响,通过实验数据的拟合给出了型钢混凝土柱的延性与体积配箍率的关系式. 实验结果证实十字型钢混凝土柱构件具有良好的抗震性能,而且体积配箍率是影响型钢混凝土柱构件延性的一个重要因素,对构件的抗震性能的改善具有非常明显作用.     

空心板柱结构中柱节点受冲切承载力试验研究

为了研究板厚、肋宽、配筋率对空心板冲切性能的影响,对9个空心板柱节点试件进行了抗冲切试验,得到不同条件下空心板柱结构节点的开裂荷载、极限荷载、板底位移以及钢筋和混凝土的应变数据.采用数据对比和理论分析的方法,研究不同板厚、孔径、肋宽和配筋率对冲切承载力的影响.试验结果表明:空心板柱结构节点的冲切破坏形式为脆性破坏;初始裂缝发生在顺管向加载柱板底外边缘和板底边之间;顺管向和垂直管向的冲切角度分别为50°～60°和30°～45°,即顺管向的冲切角大于垂直管向的冲切角;增大肋宽、板厚和板底配筋率可以提高节点的抗冲切承载力.     

内嵌墙板对框架抗震性能影响的试验研究

通过对空腹和内嵌墙板的钢筋混凝土框架进行低周往复试验,分析柔性连接的内嵌蜂巢夹芯墙板对框架结构抗震性能的影响规律.通过对有、无内嵌墙板的2组框架物理试验结果的对比分析,结果表明：加载初期内嵌墙板即与框架协同作用,提高了框架弹性工作阶段的抗侧移能力;内嵌墙板框架最终极限状态下的承载力高于空腹框架,2组框架的侧移无显著差异;内嵌墙板对框架刚度退化速率和退化程度影响不大,这是由于框架试件的刚度退化主要来源于框架构件混凝土的开裂和钢筋受力变形等.     

T型钢连接框架边柱空间节点抗震试验研究

为研究空间剖分T型钢半刚性梁柱连接节点的抗震性能,以框架边柱节点为研究对象,对2个空间剖分T型钢连接节点模型、2个平面剖分T型钢连接节点模型和1个空间刚性节点模型进行了以柱端为加载模式的空间拟静力试验.通过试验现象分析了不同节点变形特性、塑性发展及破坏模式;分析了不同节点的强度、转动刚度、滞回特性、延性系数和耗能特性,研究了空间剖分T型钢连接节点与空间刚性节点和平面剖分T型钢连接节点的受力差异性.研究成果表明:空间半刚性节点在空间荷载的作用下,相关的力学特性均受到不同程度影响.     

密柱-钢板深梁结构抗震性能试验研究

提出了一种内藏密柱-钢板深梁混凝土组合剪力墙,密柱-钢板深梁为其核心钢构.为研发高性能密柱-钢板深梁结构,对4个具有不同设计参数的试件进行了低周反复荷载试验.试件的密柱分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土、工字钢3种截面,钢板深梁分为Q235,Q345两种钢材,试件剪跨比为1.5.基于试验,分析了各试件的承载力、刚度及退化过程、延性、滞回特性、耗能、损伤与破坏过程,提出了密柱-钢板深梁结构承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.研究结果表明:"强密柱、弱钢板深梁"型结构可实现延性屈服机制;密柱截面用钢量相同时,采用圆钢管混凝土密柱的结构性能最好;与采用Q345钢板深梁的结构相比,采用Q235钢板深梁的结构虽承载力略小但延性更好;密柱-钢板深梁结构具有良好的抗震性能和延性屈服机制.     

钢筋混凝土框架柱抗震性能试验及损伤指数分析

Park-Ang双参数地震损伤指数模型自提出以来,在地震工程研究领域获得了较为广泛的应用.文章通过3种不同轴压比的钢筋混凝土框架柱的低周反复试验,分析了试件的破坏形式、整体变形的特征、骨架曲线及耗散能力系数,并对修正Park-Ang损伤模型所得出的试件损伤指数进行了计算比较,分析了轴压比的大小对框架柱的影响,并对混凝土构件试验和损伤指数未来研究的方向提出建议.