重组竹-钢填板螺栓节点承载力试验研究

通过不同侧材厚度、不同螺栓端距的重组竹-钢填板螺栓节点受拉试验,研究单向顺纹受拉时节点的受力性能、破坏模式及破坏机制,分析螺栓端距、侧材厚度等参数变化对节点力学性能的影响。结果表明:随着侧材厚度的增大,节点破坏模式由单纯的销槽承压破坏演变为同时发生螺栓受弯屈服和销槽承压破坏,节点承载力、延性系数均随之增大;节点承载力亦随螺栓端距加大而增大,但螺栓端距达到7d(d为螺栓直径)时,增加端距对节点承载力影响可忽略。将试验结果与《木结构设计规范》、《木结构设计手册》和美国木结构规范ANSI/AFPA NDS—2012承载力计算结果对比得知:《木结构设计手册》推荐的计算公式可以用于重组竹-钢填板螺栓连接承载力计算;其余两规范推荐的计算公式偏于保守,计算误差可达200%以上。     

不同种类螺栓的不锈钢端板连接节点抗震性能试验研究

端板连接是门式钢架和多层钢框架中常用的节点形式,而目前少有针对不锈钢结构端板连接节点的相关研究.本文对4种类型的螺栓(镀锌高强度螺栓10.9级、8.8级,奥氏体不锈钢螺栓A4-70、A4-80)和不同端板厚度的不锈钢结构外伸式端板连接节点进行循环荷载下的破坏试验,研究其节点破坏形态、承载力及延性,并与有限元计算结果进行对比.试验结果表明:不锈钢螺栓端板连接节点的滞回曲线呈Z形,且其耗能系数仅为镀锌高强度螺栓端板节点的40%,;当端板较薄时,节点的抗震性能均有显著提高;通过有限元分析与试验结果的比较,验证了有限元模型的正确性.研究结果表明,所有试件的滞回曲线均具有不同程度的滑移捏缩现象,不锈钢螺栓端板连接节点、端板越薄时捏缩现象越明显,因此需从设计上加以改进,同时不锈钢摩擦面的处理工艺也需进一步开发,以提高不锈钢面的抗滑移系数.     

钢筋混凝土板柱节点弯冲界限破坏的分析

通过对钢筋混凝土板柱节点在集中荷载作用下发生弯曲破坏及冲切破坏承载力的塑性分析，推导出板柱节点发生弯冲界限破坏时的配筋率ρｂ．提出了控制板柱节点配筋率ρ使其小于界配筋率ρｂ，来避免发生冲切破坏．理论计算及预测破坏结果与试验结果相比较，符合良好     

H型钢梁与矩形钢管柱平齐端板单向螺栓节点承载力性能

对H型钢梁与矩形钢管柱平齐式端板单向螺栓连接节点承载性能进行试验和理论分析研究.通过对3种不同形式的平齐式端板单向螺栓连接节点进行单调静力加载试验,获得了各试件的破坏模式和弯矩-转角曲线,讨论了螺栓破坏、端板破坏、柱壁破坏等3种破坏模式.基于试验现象提出了节点螺栓力理论分布模式,并给出了螺栓强度控制的节点抗弯承载力计算公式.通过将端板和钢梁腹板等效为T形件,得出了端板屈服控制的节点抗弯承载力计算公式.基于试验现象并利用屈服线理论提出了钢管柱壁的屈服线模型,运用虚功原理得出由柱壁强度控制的节点抗弯承载力计算公式.研究表明螺栓、端板、柱壁间的相对强弱关系直接影响节点的破坏模式,理论计算值与试验相比结果偏安全.给出了H型钢梁与矩形钢管柱平齐式端板单向螺栓连接节点的设计准则和建议.     

木结构钢填板预应力套管螺栓连接试验

针对木结构螺栓连接初始刚度低的问题,提出了一种新的连接形式——钢填板预应力套管螺栓连接.在这种连接形式中,张拉后的螺杆使放置于木孔内且紧贴木孔壁的套管顶紧钢填板;在节点受力初期,主要利用钢填板与套管间的摩擦力抵抗钢填板相对于木槽的滑移.为研究连接性能,对单个新连接节点以及普通螺栓连接节点进行了抗拉试验,试验结果表明,新连接节点具有较好的承载力和刚度;在控制节点受力的情况下,节点延性也较合理.另外,考虑到《木结构设计规范》GB5005-2003对销轴类连接节点顺纹端距的严格要求,又对一组端距小于规范要求的单个新连接节点进行了顺纹抗拉试验,试验结果表明,小端距的新连接节点承载力和刚度仍优于普通螺栓连接节点;同样,在控制节点受力的情况下,节点延性也较合理.     

高强钢梁柱外伸式端板节点常温与火灾后性能参数分析

为了解端板厚度、螺栓直径、螺栓预紧力、柱翼缘厚度、端板钢材强度及过火温度等因素对高强钢端板连接节点力学性能的影响,对薄高强钢端板替代厚普通钢端板这一设计理念进行深入探讨,采用ABAQUS对高强钢端板连接节点进行有限元分析.有限元分析结果表明:端板厚度增加,节点的初始转动刚度和极限承载力提高,转动能力下降;螺栓直径增加,节点的初始转动刚度、极限承载力及转动能力均提高;螺栓预紧力增加,节点的初始转动刚度提高,极限承载力和转动能力基本不变;柱翼缘厚度增加,节点的初始转动刚度提高,极限承载力基本不变,转动能力略有减小;端板钢材强度增加,节点的初始刚度基本不变,极限承载力提高,转动能力在端板钢材强度不超过Q460时基本不变,高于Q460后显著减小;与采用较厚普通钢端板的节点相比,采用薄高强钢端板的节点常温下和火灾后均可达到相似的承载力、相近甚至更高的转动能力;端板连接节点火灾后可能发生失效模式转变,甚至由延性转变为脆性的失效模式.     

门式刚架整体式梁柱节点试验研究及有限元分析

对门式刚架整体式梁柱节点进行低周加载试验,并按照现行规范进行常规螺栓端板连接节点足尺试验.结果表明整体式节点较常规节点刚度和承载力均有较大提高,向上承载力提高16.7%,向下承载力提高21.5%.试验也表明螺栓端板连接节点剪切变形大,试件破坏时端板翘起,柱翼缘屈服,过大的梁端位移导致试件失稳,进而失去承载力.相对而言,整体式节点对梁柱有很好的约束作用,减小了梁的变形.     

门式刚架Г型节点有限元分析

利用ANSYS软件对三种节点进行了低周往复加载和单调加载的对比分析,三种节点包括梁柱常规螺栓端板竖放节点圆弧形整体式节点和圆弧形加腋螺栓端板竖放节点。其结果表明圆弧形整体式节点和加腋改造后的节点要比常规螺栓端板连接节点刚度大,极限承载力高。加腋可缓解节点域应力的过分集中,避免了节点域的脆性破坏。圆弧形整体式节点域为圆弧形,使得该节点受力流畅,加载到破坏阶段,节点域变形较小。圆弧形加腋节点具有便于螺栓安装,节点为栓焊连接,刚度大延性也较好。同时加腋构成了第二道防线,进一步防止了偶然荷载作用下试件脆性破坏的发生。圆弧形整体式节点和圆弧形加腋节点均以梁端位移过大作为破坏准则,这三种节点的对比研究对工程设计有较好的指导意义。对于常规螺栓端板连接节点其节点域剪切变形较大,易引起节点的脆性破坏。剪切变形加大了梁端位移,且由于节点刚度相对较小,节点域应力较为集中,发生了荷载作用下柱翼缘的屈服破坏。     

冷弯厚壁型钢螺栓连接抗剪性能试验

通过30个厚度为10 mm的冷弯厚壁型钢螺栓连接件的静力拉伸试验，考察不同边距、端距下试件的破坏模式、抗剪承载力及相关规范的适用性，并基于试验结果对规程建议公式进行修正.研究结果表明：在考察的边距、端距范围内，试件出现净截面、剪出、剪出与孔壁承压混合三种破坏模式；当试件发生剪出和剪出与孔壁承压混合破坏时，剪切破坏面上存在裂缝；试件达到极限承载力之前，出现在螺栓孔前的裂缝会减小钢板的受剪面积，导致试件抗剪承载力的计算结果高于实测结果；基于实际受剪面修正的剪出破坏承载力计算公式概念清晰，计算精度高；修正后美国规范AISC 360-16的计算结果与试验结果吻合最好，未修正的美国规范ANSI/AISC 360-16次之，而欧洲规范EN 1993-1-8的计算结果偏保守，中国规范GB 50018-2002的计算结果过于保守.     

单边高强螺栓T型件连接节点试验研究及数值模拟

通过对单边高强螺栓(STUCK-BOM)T型件连接节点和常规高强螺栓T型件连接节点进行单向静力加载试验和数值模拟研究,研究了单边高强螺栓的破坏模式及抗拉极限承载力,对比了单边高强螺栓与常规高强螺栓力学性能的差异,分析了T型件翼缘板尺寸效应对单边高强螺栓受力性能及T型件节点力学性能的影响.研究表明,单边高强螺栓破坏模式与常规高强螺栓不同,单边高强螺栓因其外套管分肢挤压弯折变形导致螺栓被拔出而破坏失效;单边高强螺栓的抗拉极限承载力与常规高强螺栓基本相同;相较于常规高强螺栓T型件节点,单边高强螺栓T型件节点的抗拉承载力和初始刚度与其基本相同,而塑性变形能力较弱;单边高强螺栓的边距和栓距对单边高强螺栓的抗拉极限承载力影响较小,栓距对T型件节点的抗拉承载力影响较小,而边距对T型件节点的抗拉承载力有一定影响.     

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.     

竖向荷载下空心楼盖板柱节点试验研究与计算分析

为了研究抗冲切元件和板厚对空心楼盖板柱节点受力性能的影响,在柱周围楼盖局部实心和布置暗梁的前提下,对6个节点试件进行竖向荷载作用下的试验研究与计算分析.对比研究了6个试件的破坏机制、承载能力、变形能力和应变分布,基于屈服线理论提出了节点的极限承载力计算方法.结果表明,空心楼盖板柱节点具有冲切破坏和弯曲破坏的双重破坏特征,并以弯曲破坏为主.增加板厚和配置抗冲切元件均可提高节点的极限承载力和刚度.与增加板厚和弯起钢筋相比,配置型钢剪力架对节点极限承载力的提高效果更为明显.节点设计时,可优先选择配置型钢剪力架参与节点抗剪.节点的极限承载力计算方法综合考虑了抗冲切元件、楼板配筋率和空心率的影响,计算值与试验值吻合较好.     

冷弯薄壁型钢螺钉连接抗剪性能试验研究

进行了149个冷弯薄壁型钢螺钉连接试件的抗剪性能试验,主要考察螺钉端距、间距、排列方式以及螺钉数目、连接板件材料等因素对抗剪承载力的影响.分析了现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB 50018-2002)对壁厚1.5mm以下薄钢板螺钉连接抗剪承载力设计计算方法的适用性.针对规范GB 50018-2002对螺钉连接斜拔承压破坏抗剪承载力计算的规定,提出了考虑群效应的螺钉连接抗剪承载力设计计算方法.基于对钢板净截面拉断破坏时净截面的平均应力水平分析,给出了相应的验算公式.最后,参考澳洲规范AS/NZS 4600∶2005,提出了避免发生螺钉剪断破坏的方法.     

高强度螺栓不同拧入深度对螺栓球节点受拉承载力的影响

本文运用ABAQUS有限元软件对不同螺栓拧入深度的螺栓球节点进行了受拉承载全过程分析,与受拉螺栓球节点试验结果的对比验证了计算模型的准确性。有限元分析结果表明:不同的螺栓拧入深度,螺栓球节点发生不同的破坏模式。当螺栓拧入深度小于0.94d(d为螺栓直径)时,两者相互咬合接触的螺纹发生破坏,且螺栓球节点的受拉承载力与螺栓拧入深度成正比。当螺栓拧入深度不小于0.94d时,高强螺栓受拉断裂破坏。通过对有限元分析结果的拟合,得到螺栓球节点受拉承载力与螺栓拧入深度的关系式。     

柱对筏板节点冲切性能非线性分析

考虑地基与基础的相互作用,采用Drucker-Prager地基模型,通过有限元软件ADINA对板柱节点进行了冲切模拟和非线性分析.结果表明:在冲切试验中要预防地基土先于板柱节点破坏;筏板厚度对板柱节点的影响非常明显,随着板厚的增加承载力也不断提高;地基模型选取对板柱节点的冲切性能有影响.     

新型承插式螺栓连接柱-柱节点抗拉性能研究

为实现模块化钢结构单元房间的上下连接,提出一种新型承插式螺栓连接柱-柱节点,以有无注浆、承插深度为参数设计并制作3个足尺节点试件,并对其进行抗拉试验,分析了各节点的破坏形态、应变分布以及承载能力等,探讨了该新型节点的抗拉性能．建立了数值分析模型,进行了轴拉荷载作用下的受力性能参数化分析,研究了承插深度、螺栓直径及内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响．基于高强螺栓的抗剪承载力,提出了适用于该新型节点的抗拉承载力计算公式．研究结果表明：该新型节点可将轴向拉力有效传递至高强螺栓,试件破坏时均出现高强螺栓群被剪断,灌浆节点试件发生破坏时,出现钢材与灌浆料界面的黏结破坏及螺栓周围局部灌浆料的压碎;高强螺栓群在拉力荷载作用下呈端部螺栓受剪较大、中心螺栓受剪较小的分布,试件破坏时,各螺栓承受的剪力趋于相等;灌浆节点与无浆节点相比,灌浆料与高强螺栓协同工作性能良好,弹性阶段最大摩擦力平均值提高64.4%,极限抗拉承载力提高14.1%;承插深度由300 mm增至500 mm,节点极限抗拉承载力提高80.9%;承插深度和螺栓直径对节点抗拉承载力影响较大,内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响较小;根据提出的节点抗拉...     

格构式钢管砼风力发电塔架包裹球 板分支节点屈服机制研究

为了研究格构式钢管砼风力发电塔架包裹球板分支节点的屈服机制,进行了4个万向球板节点模型的静力试验;并采用ABAQUS对试件进行了非线性分析,通过变化包裹体径厚比和节点板厚度2个参数,对球板节点的破坏模式、节点板等效应力及节点交汇区等效应力分布规律等指标进行了分析。结果表明：万向球板节点的破坏主要由节点板连接焊缝强度破坏与压杆失稳而引起;节点板厚度的差异对万向球板节点的承载力影响较为明显,而包裹体径厚比的变化对万向球板节点的承载力影响并不明显;节点板越厚等效应力的分布越均匀;当包裹体径厚比小于等于38.5时,节点的承载力随着γ的增大下降幅度逐渐增大;当径厚比大于38.5时,节点的承载力随着径厚比的增大下降幅度逐渐较小,建议包裹体径厚比取值为38.5;节点板厚度小于等于14 mm时,极限承载力随节点板厚度的增加,其增加的幅度较大;当节点板厚度大于14 mm时,节点的承载力随厚度的增加,其增加幅度逐步减小,建议节点板厚度取值为14 mm。     

Q690钢-高强螺栓承压型抗剪连接试验

对32组Q690高强钢-高强螺栓(10.9级或12.9级)抗剪连接进行试验,观察到连接钢板的剪出破坏、撕裂破坏、承压破坏、净截面破坏和螺栓剪切破坏共5种破坏模式。通过分析试验数据,发现Q690高强钢有良好的局部变形能力,研究了螺栓等级、规格、预拉力和端距、边距对试件承载力和变形的影响。收集了多篇文献中的试验数据,得到剪出破坏、撕裂破坏的几何界限约为(0.7～0.9)e₁/e₂,净截面破坏试件的应力比均大于1.0。     

钢结构端板连接梁柱结点抗火性能试验和有限元分析

目的研究端板连接梁柱结点抗火性能,给出端板连接梁柱节点的合理构造措施,为其抗火设计提供理论依据.方法采用全尺寸火灾试验对端板连接梁柱结点的关键部位及最大失效荷载进行研究,在此基础上利用ANSYS有限元分析软件对梁柱结点进行不同工况下的数值模拟,并与试验结果进行比较.结果建立了不同温度下的荷载-位移曲线,为了保证结构在高温下的延性,应避免端板连接处的螺栓和焊缝过早破坏;当温度超过550℃时,端板与螺栓接触的部分易发生受剪及受拉破坏,导致结构倒塌.结论在斜向拉力作用下,端板与梁腹板连接的部分为危险区域,易发生破坏.工程中,为了保证梁柱火灾下的稳定性,防止结构垮塌,建议设置加劲肋.     

Q235B钢螺栓球柱节点的受拉承载力

基于3个单向受拉螺栓球柱节点的试验,采用ABAQUS软件建立单向受拉螺栓球柱节点的数值模型,并将数值分析结果与试验结果进行对比,验证了数值模型的有效性。随后建立了87个数值模型对螺栓球柱节点的单向受拉承载力影响参数进行了分析,定义了节点单向受拉极限承载力的取值准则。数值计算结果表明,圆柱筒径越小、壁厚越厚、筒壁高度越高,节点的单向受拉承载力越高;增大螺栓间距和尺寸对节点的刚度和强度有一定提高;增设加劲肋可提高螺栓球柱节点的刚度和承载力;当螺栓拧入深度不足时,节点易发生螺栓拔出破坏,实际工程中建议螺栓拧入弧形端板的深度大于螺栓直径。基于理论分析,拟合得到了螺栓球柱节点单向受拉承载力的实用计算式。拟合算式计算结果与有限元分析结果及试验结果的相对误差均在10%以内。