半钢性连接钢框架性能的有限元分析

进行了一榀两跨三层带双腹板顶底角钢半刚性连接平面钢框架结构的低周反复荷载试验.通过试验考察了半刚性钢框架在循环荷载作用下的弹塑性性能,同时对半刚性和刚性连接钢框架进行了非线性的有限元对比,从而分析了带双腹板顶底角钢半刚性连接的性能及其对钢框架性能的影响.     

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.     

T型件连接梁柱节点冲击试验研究和数值分析

设计采用了T型件连接的2个半刚性钢结构梁柱节点试件,对试件施加落锤冲击荷载来模拟结构的动态倒塌效应,考察T型件翼缘和腹板的厚度对钢框架梁柱节点抗冲击性能的影响.通过试验获得节点试件的破坏形态及其冲击荷载和位移时程曲线,分析试件冲击过程动态响应规律以及节点动态转角和耗能能力.试验结果表明:节点试件的主要破坏形态是节点核心区域的T型件的翼缘或腹板断裂破坏和受弯变形,以及钢梁腹板扭曲变形;2个半刚性连接的节点试件的抗冲击转动能力主要受制于T型件部位,且由于T型件构件承载力不足,其最大转角均未到达FEMA350标准倒塌控制转角限值(θ=0.109 rad)要求;T型件连接的半刚性节点相对普通全焊接的刚接节点的耗能能力和延性均有降低.采用ABAQUS软件建立了T型件连接梁柱节点子结构的有限元分析模型,通过分析T型件连接梁柱节点在冲击作用下内力发展规律可知,设计采用部分强度半刚性连接的T型件连接节点设计不利于构件向悬链线效应转换.     

梁柱外伸端板连接弯矩——转角性能有限元分析

为提供用于半刚性连接结构分析与设计所需连接弯矩—转角关系,应用有限单元法对梁柱外伸端板连接抗弯性能进行了分析.首先,应用大型通用有限元软件ANSYS建立了连接的三维实体有限元模型.模型考虑了材料非线性、几何非线性、接触非线性和螺栓预拉等因素的影响.需指出的是,连接螺栓应用由精确模拟螺纹尺寸的有限元分析校准的模型来模拟.利用已有试验结果验证了模型的正确性.然后,利用上述模型对端板外伸部分设置三角形加劲肋和未设置加劲肋的连接抗弯性能进行分析,讨论了端板厚度、柱翼缘厚度、螺栓直径、螺栓到梁翼缘与腹板的距离、梁截面高度、材料屈服强度等参数对连接弯矩—转角性能的影响.最后,根据分析结果提出了两种构造端板连接的弯矩—转角关系计算公式,通过与试验和有限元分析结果的比较,验证了该公式的有效性和准确性.     

刚性钢框架梁柱连接的受力性能及设计准则

回顾了前人对刚性钢呆梁柱连接的研究，特别是Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ地震后的研究，介绍了Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ地震和孤神地震中梁柱连接的破坏情况，以及刚性铡框连接在静力荷载和循环荷载作用下的性能，影响连接受力性能的主要因素，最后提出了在进行刚性框架设计的准则。     

T型钢连接空间钢框架的动力性能研究

半刚性连接由于全部采用螺栓连接,不需要现场施焊,具有较好的抗震性能。国内对半刚性连接钢框架的试验研究主要集中在双腹板顶底角钢连接钢框架的性能研究方面,而对其他类型的半刚性连接钢框架的试验研究几乎没有。为了对半刚性连接钢框架的受力性能有更深层次的了解,对T型钢连接空间钢框架进行拟动力试验,在国内尚属首例。通过T型钢连接空间钢框架的节点区应变、位移和荷载反馈的变化情况,分析不同等级地震作用下T型钢连接空间钢框架的动力反应并进行对比。试验表明:随地震作用的增大,半刚性连接空间钢框架的动力响应增大、变形能力良好、具有很好的耗能性能,从而表明T型钢连接钢框架具有较好的动力性能。     

半刚性钢节点的T型钢行为研究

实际上多次震害表明，刚性节点由于耗能能力有限，出现了大量破坏，而以螺栓混合端板、T型铜及角钢形成的、刚度介于刚接和铰接之间的半刚性节点却表现出很好的承载能力和耗散地震力能力，因此这种节点被重视起来．本文选取公认的最为刚劲的半刚性连接-T型铜连接作为模型，考虑在真实复杂荷载下的连接中T型钢的行为特点和破坏模式。利用塑性力学理论和经典公式，给出了较符合实际的M-θ公式和破坏荷裁计算方法。     

狗骨式刚性连接钢框架有限元分析

对狗骨式刚性连接钢框架进行了有限元分析，得到了在低周往复荷载作用下狗骨式连接钢框架的应力发展状况、应力分布以及框架塑性铰出现的顺序。并简单介绍了狗骨式连接对框架性能的影响。分析表明：狗骨式连接能增强钢框架的抗震性能，起到保险丝的作用。     

带加劲肋的顶底角钢连接梁柱节点的静力性能分析

为了考察影响腹板双角钢顶底角钢连接的梁柱节点静力性能的因素,采用ANSYS软件对连接进行大量的非线性有限元分析,研究顶底角钢厚度、顶底角钢加劲肋形式及其尺寸、厚度等因素对此连接性能的影响.研究结果表明,设置顶底角钢加劲肋是提高该连接节点静力性能的一项有效措施,而改变顶底角钢加劲肋形式、厚度和高度对节点的初始刚度和极限承栽力的影响都不明显.加劲肋形式可以采用三角形,其厚度取为梁腹板厚度,高度宜取项底角钢内部的高度,并考虑楼面要求可做适量的减少.     

钢梁柱弱轴顶底角钢半刚性连接的抗弯特性

为了解顶底角钢半刚性连接的抗弯特性,利用简化的斜率-位移方程推导了半刚性连接初始刚度的计算公式,根据角钢的塑性特性计算了半刚性连接的极限弯矩,进行了两类柱弱轴顶底角钢半刚性连接的抗弯试验,并利用三参数幂函数模型模拟了所研究的半刚性连接的弯矩-转角曲线.结果表明,模拟结果与试验结果吻合很好,文中提出的新型连接形式具有很好的抗弯能力.     

设置垫板的T形件螺栓连接力学性能有限元分析

应用ABAQUS软件建立了设置垫板的T形件螺栓连接有限元模型,变化垫板尺寸和T形件尺寸设计5个试件,分别对其在单调受拉、单调受压和往复拉压作用下的性能进行分析,并和已有试验结果进行比较.结果表明:建立的有限元模型能够很好的模拟该连接在单调拉力、单调压力和往复拉压作用下的性能,可在更大范围内调查该类型连接的性能.设置垫板的T形件连接在往复拉压作用下滞回性能稳定、滞回环饱满,在拉压方向上均能耗散能量,其耗能能力为不设置垫板的T形件连接的1.5～2倍左右;设置垫板对连接抗拉刚度和承载力等性能影响不大;随着垫板宽度增加,连接的抗压刚度和承载力均有一定程度的增加;随着T形件长度的增加,连接的拉压刚度、承载力和耗能能力均有提高.     

短T型钢连接行为的有限元数值模拟

采用有限元法对短T型钢连接性能进行了模拟，建立了三维模型，考虑了几何非线性、材料非线性和接触非线性因素，分析了螺栓预紧力对结构行为的影响，得到了载荷-变形曲线和Mises应力分布云图，其结果与实验数据有较好的相关性，表明所建立的计算模型合理、准确．同时进一步讨论了该结构在火灾下的响应，分析了温度载荷对结构的影响，为钢结构半刚性连接的设计计算提供了有效的数值模拟方法，对制定抗火设计规范具有指导意义。     

浅谈半刚性连接钢框架的一种设计方法

介绍了半刚性连接钢框架结构的连接模型,和日常设计常用的两类半刚性框架即无侧移半刚性框架和侧移半刚性框架的简化设计方法和侧移半刚性框架的侧移计算与控制措施,指出半刚性设计理论的完善和设计方法的应用将会对结构安全及经济性带来积极的影响。     

半刚性连接梁柱式木结构抗侧力性能研究

考虑木结构节点的半刚性特性,推导了半刚性框架在侧向力作用下的刚度计算公式,讨论了节点半刚性对框架内力分配的影响.对3榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了水平荷载试验,其中1榀为单调加载,2榀为低周反复加载;对5个采用相同设计的梁柱节点足尺试件进行了抗弯性能试验,其中3个为单调加载,2个为低周反复加载.根据试验现象研究了螺栓连接木结构梁柱框架的抗侧力性能、梁柱节点的抗弯性能以及两者的传力机理和破坏模式.最后,基于获得的试验数据对推导的理论公式进行了验证.     

梁柱螺栓连接中接触摩擦机理及有限元分析

研究了钢框架梁柱螺栓连接中的接触摩擦机理以及在节点非线性有限元计算中的应用.采用ANSYS有限元软件,在分析接触摩擦机理的基础上,研究了钢框架梁柱螺栓连接的接触摩擦理论,给出了接触对单元和刚度方程、接触算法和接触摩擦模型,试验结果验证了理论计算的合理性.通过一个算例说明了接触摩擦理论在螺栓连接中的应用.有限元方法是解决梁柱螺栓连接摩擦接触问题的一种有效方法;基于ANSYS软件,采用本方法可很好解决螺栓节点非线性有限元分析中的摩擦接触问题.     

带可替换耗能连接偏心支撑钢框架单调加载的受力性能分析

带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架的框架梁由耗能连接和框架梁两部分构成,耗能连接具有震后替换方便、造价低等特点.采用Abaqus软件对10榀带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架进行数值模拟.模拟中对该偏心支撑钢框架施加单调荷载,分析不同参数下可替换耗能连接及整个框架的承载能力、变形能力等力学性能.分析结果表明:带可替换耗能连接的偏心支撑钢框架能够很好地将结构的塑性变形集中在此耗能连接上,因此带有这种耗能连接的偏心支撑钢框架具有较高的承载力、延性、初始刚度,并且应力和应变分布较均匀.     

高层钢结构双腹板、顶底角钢半刚性连接的研究

对高层建筑钢结构中采用的双腹板、顶底角钢半刚性连接进行了静力加载实验研究;针对不同尺寸的构件,研究了顶底角钢、腹板角钢、梁翼缘和腹板在荷载作用下的应力情况,确定了该种连接在静力荷载作用下的受力性能及破坏模式,得到了其M—θ曲线、极限承载能力Mu、极限转角、初始刚度Kl,初步分析了影响该种连接静力性能的因素以及影响程度。     

半刚性连接钢框架的时程分析

为了探讨不同梁柱节点钢框架抗震性能的差别,通过ANSYS分析软件,对结合工程实际设计的10个系列共50个有限元试件进行时间历程分析,来探讨框架层数、框架跨数,尤其是梁柱连接节点的转动刚度等参数对钢框架抗震性能的影响.分析表明:半刚性钢框架结构在地震荷载作用下具有良好的抗震性能.     

加槽钢做连接构件的空间半刚性梁柱节点滞回性能分析

加槽钢做连接构件的空间半刚性弱轴端板连接是一种新型的端板连接形式.为研究其抗震性能,对加槽钢做连接构件的空间半刚性梁柱节点在循环荷载作用下的受力性能进行了有限元分析,分析了其强轴节点加载屈服时,弱轴节点在循环加载作用下的受力特点、节点刚度和耗能能力.分析结果表明,加槽钢做连接构件的弱轴节点具有良好的耗能能力,强轴的加载对弱轴节点极限承载力几乎没有影响,但对弱轴节点的滞回性能具有一定的影响.并根据有限元分析结果,修正了加槽钢做连接构件的弱轴节点的曲线形滞回模型的表达式,可为实际工程提供参考.