梁腹板削弱式刚性钢框架抗震性能研究

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则,按照有效控制梁上塑性铰位置的思路,对在梁腹板上进行开孔削弱的节点形式,通过开孔位置和大小的设计,控制节点处塑性铰形成的位置,进行三维有限元模拟分析,并将削弱位置和尺寸不同的节点构造形式与传统的梁柱节点进行对比分析。ANSYS模拟结果表明,采用腹板开孔的形式能大大缓解节点的应力状态,改善节点的延性性能,降低节点发生脆性破坏的可能性,提高结构的抗震性能。     

考虑局部构造影响的焊接节点抗震性能研究

针对普通梁柱节点在地震作用下易发生脆性断裂、钢结构梁柱节点的局部构造形式对结构抗震性能影响显著的问题,提出同时采用盖板加强与腹板削弱新型的等强节点构造形式.设计制作了6个缩尺比例为1/2的钢框架节点,研究了节点试件在不同构造形式与加载方式下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、累积耗能等.试验结果表明:相比普通节点,考虑局部构造改进的节点能够避免梁根部的脆性破坏,实现塑性铰外移,塑性变形能力和耗能能力显著提高,同时分析了翼缘盖板长度与腹板孔径对节点抗震性能的影响.此外等强节点构造形式在几乎不改变节点承载力与刚度的同时,提高节点耗能能力,试验结果证明了等强节点构造形式的合理性.     

翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点受力性能试验

目的试验研究翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点的受力性能,考查翼缘削弱程度以及削弱方式对其受力性能影响.方法在钢筋混凝土梁端翼缘内预埋刚度调节盒,使得梁端塑性铰外移,通过制造6个翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点模型试件,并对试件进行拟静力试验,研究该类型节点的破坏机理;通过改变梁端翼缘内预埋刚度调节盒的数量和方式等参数,考察该类型节点破坏的主要影响因素.结果梁翼缘预埋刚度调节盒对框架梁刚度的调节明显;梁端塑性铰出现在刚度调节盒所处位置,可实现塑性铰外移;试验测得节点的位移延性系数均不小于5.3,抗震性能较好.结论翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点可明显改善普通梁柱节点的抗震性能,通过在梁柱节点翼缘处设置适当数量的刚度调节盒,可更易实现"强柱弱梁"的抗震设防目标.     

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.     

不规则布置梁加强环式梁柱节点承载力及刚度

不规则布置梁节点的设计是钢结构设计中的难点.文中以不规则布置梁加强环式梁柱节点为研究对象,进行了该类型节点的足尺模型试验,了解节点的受力性能和破坏机理.基于试验结果,采用理想弹塑性应力-应变关系和Von Mises屈服准则,并考虑几何非线性的影响,建立了与试验模型对应的有限元分析模型.在此模型基础上,利用有限元程序进行了参数分析.综合试验、有限元分析结果,提出了不规则布置梁加强环式梁柱节点承载力和刚度的计算方法.     

新型PEC柱-钢梁T形件焊接连接中节点抗震性能的有限元分析

为研究新型钢板组合PEC柱-钢梁节点连接的抗震性能,以采用预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁T形件焊接连接中节点试验试件为研究对象,考虑轴压力、PEC柱截面形式与钢板组合截面布置方式等设计参数,利用有限元软件ABAQUS建立4个中节点有限元模型并对其滞回性能进行模拟.研究结果显示:柱轴压力提高了节点连接的初始抗弯刚度,而二阶效应降低了其抗弯能力;采取钢结构翼缘卷边增强了混凝土的约束作用,更好地满足"强柱弱梁"的抗震要求;钢板组合截面布置是决定梁柱连接刚度合理匹配的关键;预拉对穿螺栓表现出部分自复位功效,且较好地实现了混凝土斜压带传力模式,相应降低了节点域腹板的抗剪要求;所有试件破坏模式均因T形件的加强使得梁上塑性铰出现位置向T形件腹板尾部附近梁截面转移,且所有试件达到破坏时节点转角均超过0.02弧度,表明该节点连接能较好地满足抗震对节点转动能力的需求.     

矩形钢管偏心相贯梁柱节点平面内抗弯承载力

为研究矩形钢管偏心相贯梁柱节点的平面内抗弯性能，完成了节点的平面内抗弯承载性能试验，得到其承载力和破坏模式，并通过有限元参数分析对理论式进行改进，结合回归分析，建立节点平面内抗弯承载力的实用计算式. 结果表明，节点的破坏模式为主管翼缘管壁屈服与腹板压屈的组合破坏. 加劲肋可有效提高矩形管偏心相贯梁柱节点的抗弯承载力. 通过参数分析，得到了梁柱翼缘宽度比、梁截面高度与柱翼缘宽度比、柱截面管壁宽厚比、梁柱截面壁厚比等参数对矩形管偏心相贯梁柱节点承载性能的影响规律，结果表明，增大梁高以及增大柱壁厚对于提高承载力最为有效. 最后拟合得到矩形管偏心相贯梁柱节点的承载力计算式，通过和试验结果及数值计算结果的对比，验证了计算式的准确性.     

不同轴压比RCS梁柱组合件抗震性能分析

提出了一种新型钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合件的节点构造形式,并研究其抗震性能。对6个1/2比例的柱贯通型RCS组合件进行了拟静力试验,并使用ABAQUS软件进行有限元数值模拟和拓展参数分析,研究了轴压比对组合件的承载力、滞回性能、延性、刚度退化及耗能能力等抗震性能参数的影响规律。研究结果表明:钢板箍可有效约束节点处核心混凝土;组合件达到极限状态时,破坏模式主要分为梁铰破坏和构造破坏,梁铰破坏的组合件的抗震性能优于构造破坏组合件的抗震性能;RCS梁柱组合件的有限元模拟结果与试验结果较符合;轴压比对组合件抗震性能有较大影响,随着轴压比提高,组合件的滞回曲线变得饱满,耗能能力变强,但延性降低,承载力衰减速率加快。在一定范围内,提高轴压比有利于增大RCS组合件水平承载力,但在高轴压比下,其水平承载力略有降低。组合件破坏形态与特征符合抗震设计原则;工程应用中应对焊缝质量提出严格要求,避免组合件出现构造破坏;按"强柱弱梁、强节点弱构件"原则设计的RCS组合件具有良好的抗震性能。     

大震下钢框架梁柱节点调和变形机制与设计方法

为了提高钢框架结构的变形能力,进而改善其抗震性能,建立了钢框架结构梁端-节点区调和变形机制,通过增加节点区的剪切变形来降低对梁端的转动需求.首先采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立钢框架梁柱节点的有限元模型,对已有试验进行非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好.在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下,层间位移角为0.04时钢框架梁柱节点的节点区剪切变形和梁端变形的关系,发现了影响梁端和节点区变形的关键参数.在此基础上提出了梁端-节点区调和变形的简化设计方法,为钢框架梁柱节点的抗震设计提供参考.     

SRC柱-RC梁混合节点非线性有限元分析

在SRC柱-RC梁混合节点试验的基础上,采用通用有限元分析软件Ansys,建立考虑材料非线性的有限元分析模型.在单调加载作用下,对6个SRC柱-RC梁混合节点进行非线性数值模拟.改变梁纵筋配筋率和节点核心区配箍率,通过对荷载-位移曲线的分析,并与试验结果的对比,研究强节点系数对SRC柱-RC梁混合节点的破坏形式、承载力、延性等影响.结果表明,有限元模拟得到的荷载-位移曲线与试验结果吻合较好,从而验证采用有限元数值模拟开展SRC柱-RC梁混合节点研究的可行性.     

端板连接半刚性钢管柱-单轴对称梁的弯矩-转角曲线计算方法

梁柱连接处的节点是钢框架结构的一个重要组成环节,半刚性端板连接节点由于其良好的力学性能,被广泛应用于钢结构建筑领域.采用焊接连接的H型钢梁、柱半刚性端板连接计算方法相对较成熟,在H型钢梁、柱半刚性端板连接节点的弯矩-转角简化全曲线的形式与计算方法的基础上进行改进,提出了方钢管柱-单轴对称梁半刚性端板连接的弯矩-转角曲线计算方法.通过改变节点域加强区的厚度、端板厚度和螺栓直径,利用有限元分析得到不同节点的弯矩-转角曲线,与简化曲线计算结果进行比较,证明了简化曲线计算方法能很好的计算节点弯矩-转角曲线上各重要参数,具有一定的准确性和可行性,且曲线线性阶段与有限元数值计算结果吻合良好,满足结构设计要求.     

带有钢槽阻尼器的梁柱节点滞回性能研究

结构中最危险部位通常出现在梁柱节点处,在地震作用下,该处会因不能够吸收地震能量,而产生过大局部屈曲,造成严重后果．基于以上考虑,本文提出了一种新型的钢槽阻尼器抗震（SSD）设计,它是由宽翼缘截面型钢在腹板位置按照一定要求切割出一些缝隙制作而成的,并将其连接在梁的下翼缘上．这种结构有良好的滞回性能,耗能能力强．此外,受荷时节点的主要变形和能量消耗均集中在钢槽阻尼器上．为了研究钢槽阻尼器的存在对梁柱节点滞回性能的影响,用有限元软件ABAQUS对4个梁柱节点模型进行了分析．研究发现,钢槽阻尼器能有效的改善梁柱节点的滞回性能,有利于节点抗震．之后,对钢槽阻尼器节点进行参数分析,参数主要包括钢槽的宽度日和高度晶．通过参数分析,得出参数的影响规律．     

钢接头连接的装配式混凝土叠合梁-柱节点抗震性能试验

在国内外装配式节点研究的基础上,提出了一种钢接头连接的装配式混凝土叠合梁-柱节点,为研究其抗震性能进行了低周往复加载试验.试验结果表明:新型节点中预制梁的型钢接头和纵筋焊接能有效传递二者间的应力;叠合梁-柱节点具有较好的整体性;节点的塑性铰产生在梁的型钢接头和纵筋焊接部位附近,梁柱节点核心区域破坏较小;新型节点耗能能力较好;装配式节点比现浇节点有更高的承载力,但是延性更低.     

钢骨-钢管混凝土梁柱节点动力性能的ANSYS有限元分析

目的确定一种新型的梁柱节点—钢骨-钢管混凝土梁柱节点在低周反复荷载作用下的破坏形态和滞回曲线.方法采用有限元分析软件ANSYS为工作平台,基于非线性有限元分析理论,对该新型节点进行研究.结果构件最后破坏时,节点区的钢管壁产生了严重的扭曲变形,使模型的实体单元遭到严重破坏.结论有限元计算的应力分布发展状况和节点区的破坏状况与文献试验结果吻合良好;有限元计算的P-△滞回曲线也与试验结果吻合良好,且P-△滞回曲线比较饱满,延性和抗震性能比较好。     

考虑折叠效应的一种钢结构新型梁-柱节点的低周反复试验研究

提出了一种新型钢框架梁-柱削弱节点形式——波纹腹板削弱型节点.这种新型梁-柱节点是将靠近柱翼缘的工字梁腹板局部改成具有折叠效应的波纹腹板来削弱工字梁的抗弯能力,将失效部位从梁-柱节点的焊接部位转移到工字梁波纹腹板所在截面处,达到塑性铰外移的目的.而且波纹腹板还可以阻止受压翼缘在屈服之后发生局部失稳.本文通过低周反复试验考察了波纹腹板削弱型梁-柱节点的抗震性能.试验表明,波纹腹板削弱型梁柱节点的强度破坏出现在波纹腹板处的截面,梁柱连接处的焊缝没有破坏,实现了塑性铰外移的目的;而且由于波纹腹板的支撑作用,翼缘在屈服后没有严重局部失稳.另外,通过和传统梁柱节点对比发现,波纹腹板新型梁柱节点在出现塑性铰后没有出现明显的强度退化现象,波纹腹板削弱型梁柱节点的滞回曲线稳定饱满,具有更好的耗能性能.综上所述,该波纹腹板削弱型梁柱节点起到将塑性铰从梁柱根部外移、护梁柱焊缝的作用,具有良好的延性和滞回耗能性能,可以替代传统梁柱用于钢框架结构.     

楼板厚度对蜂窝组合梁柱节点抗震性能的影响

目的研究地震作用下楼板厚度对蜂窝组合梁柱节点抗震性能的影响,为蜂窝式组合结构设计在楼板厚度方面提供理论依据.方法对正六边形开孔(开孔率70%)的蜂窝组合梁柱节点进行试验,分析其在低周往复荷载作用下的塑性铰产生机理与破坏形式,并进行有限元模拟;通过建立5个楼板厚度不同的蜂窝组合梁柱节点,对节点的滞回性能进行比较分析.结果开孔率为70%,楼板厚度为90 mm的蜂窝组合梁柱节点可以将塑性铰充分外移到蜂窝孔处;楼板厚度的增加,不仅提高了节点刚度和承载力,也增加了屈服位移、延性以及耗能能力,但是在楼板厚度达到90 mm以后,楼板的刚度和承载力提高不明显;各试件的刚度退化比较接近,试件进入屈服以后,刚度退化更加明显.结论楼板厚度对蜂窝组合梁柱节点的抗震性能影响明显,起到非常重要的作用;对不同楼板厚度蜂窝组合梁柱抗震性能的分析,为蜂窝式组合结构设计提供了参考依据.     

外包U型钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱隔板贯通节点试验

对一种新型外包U型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱隔板贯通节点形式进行低周反复荷载下的试验研究,并用ABAQUS对该试验节点进行有限元分析.有限元模拟得出节点的破坏位置、应力分布、滞回曲线等抗震性能和试验得出的结果基本一致.在有限元基础上,考察U型钢梁壁厚、钢管柱壁厚、贯通隔板厚度对节点抗震的影响.结合试验破坏现象,对节点...     

钢框架栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能分析

对钢框架中栓焊连接节点的两跨三柱型梁柱子结构进行单调静力加载试验,分析了在连续倒塌条件下试件的破坏模式和抗连续倒塌机理.试验结果表明:试件破坏表现出多次、间断性破坏特征,先是失效柱梁柱节点处梁端受拉翼缘发生断裂,进而梁端受拉翼缘与边柱连接附近处发生断裂;试件因两跨梁协同工作在后期阶段可提供高于前期受弯阶段的承载力,表现出较为富余的后期强度储备.同时对影响钢框架梁柱子结构抗连续倒塌性能的边界条件(边柱刚度和周边构件约束)进行数值分析,若边柱足够梁端约束,则周边构件对结构抗倒塌承载力的提高影响较小.     

新型预制装配框架混凝土梁柱节点抗震性能研究

采用足尺模型对比试验方法,对现浇混凝土梁柱组合件、4个新型预制混凝土装配整体式框架结构梁柱节点进行低周反复荷载试验,研究新型预制装配框架节点的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明:通过在节点核心区设置附加钢筋,可以实现梁端塑性铰的外移.装配框架节点的滞回曲线较丰满,在加载前期等效黏滞阻尼系数较现浇节点小,但是在加载到极限荷载时,装配节点的等效黏滞阻尼系数与现浇节点基本相当乃至超过现浇节点,说明新型节点具有较好的耗能能力,能够满足抗震规范要求的"强柱弱梁,强节点弱构件"的要求.     

方钢管混凝土柱-H型钢梁框架变梁异型节点受力性能试验研究

为了研究方钢管混凝土柱-H型钢梁框架变梁异型节点的受力性能,按1/3比例设计并制作了4个左右梁截面不等高的弱节点模型,通过施加恒定竖向荷载和低周往复水平荷载对节点模型进行了拟静力试验,试验变化参数为高低梁高差比（0.13、0.26、0.39、0.52）,获取了该类节点的滞回性能、应变及变形的规律,分析了节点的破坏特征、受力性能、承载能力、延性、梁高差比对节点破坏模式的影响,基于试验结果验证了抗剪承载力计算式对变截面弱节点的适用性。试验结果表明：4个试件破坏都发生在节点核心区,满足“强构件弱节点”的设计要求,主要破坏模式为节点核心区的剪切破坏;随着梁高差比的减小,节点的极限承载力增大,节点进入塑性阶段之前承载力无明显退化,从屈服到破坏承载力显著退化;延性系数平均值为3.94,节点具有良好的变形能力;抗剪承载力计算公式基本适用于此类异型节点。