带节点板角钢连接梁柱节点试验和初始转动刚度研究

带节点板角钢连接梁柱节点具有较为广泛的应用,但目前对此类节点的力学性能尚缺乏完备的理论和试验研究。在半刚性钢框架研究中,节点板通常被忽略;在设计中往往将此类节点简化为铰接连接或带肋的腹板角钢连接形式。设计了三个试件通过试验对其抗弯性能进行研究;并利用有限元分析软件模拟带节点板角钢连接梁柱节点模型。通过试验和有限元分析,提出了带节点板角钢连接梁柱节点的初始转动刚度,为工程设计和应用提供必要的参考依据。     

端板连接组合节点初始转动刚度分析

利用欧洲规范3与欧洲规范4介绍的组件法思想,针对已有的端板连接组合节点初始转动刚度分析方法的不足,提出了端板连接组合节点负弯矩作用下节点初始转动刚度的详细计算步骤;考虑板内纵筋与剪力栓钉竖向位置的不同及桩腹板加劲肋的影响,给出了初始转动刚度组件法分析模型.将分析结果与试验结果进行了比较验证,结果表明该分析方法精度较好,能够用于工程设计中对该类节点初始转动刚度的预测.     

基于Abaqus的顶底角钢连接节点的初始刚度计算

利用有限元软件Abaqus模拟顶底角钢连接节点,分析连接节点的弯矩转角性能和初始刚度,提出了一种计算初始刚度的新模型.将通过新模型与Kishi和Chen提出的初始刚度计算公式获得的数据进行对比,结果表明前者具有较好的计算精度.     

框架结构梁柱构件转动约束刚度精确解研究

钢框架中梁柱构件的转动约束刚度是重要的参数。它在钢框架构件耐火极限计算及抗火设计中有很重要的应用。以一个典型4跨6层纯框架为例,用有限元方法计算了该框架结构所有梁柱构件的转动约束刚度,并且对各种约束刚度的影响因素进行了分析。     

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.     

含有焊缝初始裂纹的钢框架梁柱节点性能试验研究

为研究焊缝初始裂纹对钢框架梁柱节点抗震性能的影响,通过切割节点的梁下翼缘焊缝以形成初始裂纹,完成了7个节点拟静力试验,并分析了能量输入历程与节点连接形式对其性能的影响.试验结果表明,含有初始裂纹的节点试件SHH-1从启裂至破坏共经历了6个循环,相比于无损节点试件SHH-0持续时间减少25%,极限荷载降低8.5%,极限位移与延性系数均降低26%.节点中梁下翼缘焊缝部位若存在初始裂纹,会改变节点的裂纹扩展机理,其抗震性能也会明显降低.当加载跨幅相同且循环次数相差不大时,不同的加载制度对初始裂纹扩展机理及节点抗震性能影响较小,但突增式位移荷载会加速裂纹的扩展.H形柱-H形梁节点初始裂纹扩展速度相对最慢、抗震性能最好,其次为箱形柱-H形梁节点,箱形柱-箱形梁节点性能最差.     

加强式端板连接节点的初始刚度与抗弯承载力

针对需要局部加强的梁柱端板连接节点,考虑了柱翼缘用背垫板加强,节点域柱腹板用补强板加强的构造形式.将节点分为若干组件,求各组件初始刚度;对其中经过加强的组件,采用理论推导和有限元分析相结合的方法得出初始刚度表达式;然后将各组件初始刚度进行组装,得到加强式端板连接节点初始刚度.用屈服线法推导出含背垫板柱翼缘的设计抗弯承载力表达式,参照现行规范推导出其余影响节点承载力的组件的设计抗弯承载力表达式,取其中抗弯承载力的最小值,得出加强式端板连接节点的设计抗弯承载力表达式.通过与有限元计算结果对比表明加强式节点初始刚度的计算方法具有足够的精确性,可用于节点刚性的判断和参数研究.     

翼缘削弱型钢框架梁柱节点的有限元参数分析

用非线性有限元法对翼缘削弱型节点进行了参数分析.分析表明,翼缘削弱型节点较传统梁柱节点承载能力有小幅度降低,但其有足够的塑性变形能力,可以达到节点塑性铰外移的目的.同时,翼缘削弱位置和大小对节点承载能力有重要影响,翼缘削弱程度增加节点承载能力线性降低,翼缘削弱位置远离梁柱节点其承载能力降低幅度减少.     

盘扣式钢管脚手架节点转动刚度及稳定承载力研究

盘扣节点转动刚度对盘扣式钢管脚手架稳定承载力有重要影响,但现有研究均未考虑盘扣节点顺/逆时针转动刚度差异.为进一步提高盘扣式钢管脚手架稳定承载力的预测精度,根据各构件真实尺寸建立盘扣节点三维精细化有限元模型,采用基于等向硬化准则及关联流动法则的弹塑性本构模型描述材料的完整变形过程,利用罚刚度方法准确模拟各构件之间的相互作用,从而获得包含顺/逆时针转动刚度差异的盘扣节点完整力矩-转角曲线,并进行了试验验证.研究表明,盘扣节点顺/逆时针转动的力矩-转角曲线及刚度变化规律相似,但逆时针转动的承载能力和转动刚度均大于顺时针转动的情况.基于完整力矩-转角曲线进行的架体稳定承载力分析结果与竖向加载试验结果一致,从而验证了包含顺/逆时针转动刚度差异的盘扣节点完整力矩-转角曲线对盘扣式钢管脚手架稳定承载力预测的适用性.     

新型外包钢板-自攻螺钉连接胶合竹梁柱节点转动性能

针对胶合竹材不易预开槽和预开孔以及节点转动时竹材易发生横纹劈裂的问题,研究了新型外包钢板-自攻螺钉连接节点的转动性能。对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点和双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点共5个试件进行了单调加载试验,分析了节点的破坏模式、初始刚度、极限承载力、变形能力和延性系数。试验发现,T形外包钢板-自攻螺钉连接节点相较双L形外包钢板-自攻螺钉连接节点,各项受力性能参数均较优。布置直径小但数量多的自攻螺钉时,节点（T8×8-M）的破坏表现为钢板和自攻螺钉的受拉断裂以及与胶合竹柱连接的自攻螺钉受拉断裂,布置直径较大但数量少的自攻螺钉时,节点（T6×10-M）的破坏则表现为竹材的横纹劈裂和自攻螺钉的剪切破坏。横纹方向采用自攻螺丝加强,可改善节点的受力性能,对T形外包钢板-自攻螺钉连接节点改善更明显。现行《工程竹结构设计标准》（T/CECS 1101—2022）提供的节点设计方法偏于安全地预测胶合竹自攻螺钉连接梁柱节点的抗弯承载力。     

多层钢框架半刚性端板连接的试验研究

为研究钢结构梁柱端板连接的刚度和承载力特性,对8个不同构造的多层钢框架梁柱端板连接进行了试验研究,分析了端板厚度、螺栓直径、端板加劲肋、柱腹板加劲肋、平齐式和外伸式等因素对节点承载力、转动刚度和极限转动能力的影响。试验结果表明:实际工程中采用的很多端板连接大多属于半刚性连接,在荷载作用下,节点发生明显的转动变形。该文根据试验结果,对端板连接节点提出了设计建议。     

薄柔钢框架刚性端板连接节点的设计方法

通过对已有试验结果的分析、公式推导和节点参数计算,指出影响端板连接节点刚度的关键因素是节点域刚度,提高节点刚度最有效的措施是提高节点域刚度.提出簿柔钢框架中刚性端板连接节点的设计方法,根据薄柔构件的特点,在现行规范基础上对节点组件的设计作了修改和补充,对节点增加了刚度计算和剐性判断.当初步设计的节点不满足刚接要求时,提...     

隔震设计中铅芯橡胶支座(LRB)屈服前刚度取值的研究

运用ETABS建立隔震结构的有限元模型,对铅芯隔震橡胶支座屈服前刚度不同取值的隔震结构进行了时程分析,通过对比分析,给出了隔震设计中的铅芯隔震橡胶支座屈服前刚度取值的合理建议.     

节点刚度对钢框架结构设计的影响

介绍了常用半钢框架节点分析模型,分析了节点变形的主要性能因素;并结合一些算例分析研究了节点刚度变化对框架结构性能的影响。     

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.     

半刚性连接钢框架频率的研究

通过对焊接连接、端板螺栓连接、角钢螺栓连接钢框架进行动力试验,同时结合工程实际设计的不同框架进行有限元模态分析,研究了框架层数、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频率、周期等动力特性的影响.试验和理论分析表明:梁柱节点分别为焊接连接、端板连接、角钢焊接时,其结构的周期依次增大;半刚接钢框架的周期、频率介于刚接和铰接框架之间,节点存在的柔性将降低结构的自振频率,特别是对结构的基本频率影响较大.     

K型偏心支撑钢框架支撑的设计研究

为研究不同支撑刚度K型偏心支撑钢框架的抗震性能,对5个具有不同支撑截面的试件进行了非线性有限元分析。结果表明:为保证耗能梁段先行剪切屈服而支撑不屈曲,支撑应具有足够的刚度;支撑长细比较小的试件滞回性能较好,而长细比过小则会降低结构的延性和耗能性能;对于长细比较小的支撑,其翼缘宽厚比应严一些,而腹板高厚比则可适当放宽;支撑斜杆与横梁的连接焊缝发生断裂破坏的可能性较大,在施工中应对该处焊缝的焊接质量进行严格控制。并根据有限元模拟结果提出了设计和施工建议。     

初始损伤对钢的延性起裂韧性影响的细观力学分析

通过力学参数测量和微观观察研究了初始损伤对钢的延性起裂韧性影响.研究结果表明,随钢组织在预加载荷中产生的微孔洞初始损伤量的增加,其延性起裂韧性降低.并进一步对初始损伤孔洞在后续加载中的演化行为的细观有限元力学进行模拟计算及微孔洞初始损伤对钢的延性起裂韧性影响的机理进行了研究.计算结果表明,初始大尺寸孔洞长大速度比较快,且在这些孔洞之间存在变形局部化,容易诱发二次小孔洞的形核和长大,从而使一次初始大孔洞连接,使材料延性起裂,因而大尺寸初始损伤孔洞主导了材料的延性起裂.随初始损伤量的增加,大尺寸孔洞的数量和尺寸增加,使孔洞聚合(延性起裂)时的应变降低,这也就是随着预载荷比P0/Pgy的增加,材料的延性起裂韧性Pi/Pgy降低的细观力学原因.     

考虑节点刚度的预制混凝土框架结构分析

给出了考虑节点刚度的框架梁的力学模型,推导了用节点连接刚度系数表示的半刚接梁的单元刚度矩阵,以及半刚接梁在荷载作用下的内力计算公式,并利用位移法对一单层单跨框架结构的横梁弯矩及其抗侧刚度进行了讨论.算例结果表明:半刚性连接框架受连接柔性的影响,会使框架结构横梁的杆端弯矩减小,而跨中弯矩增加;结构整体的抗侧刚度则随着节点转动刚度的增加而增加;随着梁柱线刚度比的增加,节点刚度对结构抗侧刚度的影响也随之增大.当梁的线刚度与节点转动刚度的比值α>5,结构受力性能与节点铰接时相近,而当α<0.04时,节点连接可视为刚接.综上所述,节点转动刚度对结构在竖向荷载作用下的内力以及结构整体的抗侧刚度有较大的影响.