方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点骨架曲线影响因素

为了分析不同因素对内加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点荷载-位移骨架曲线的影响,采用有限元软件对27个中柱节点在低周往复荷载下的受力过程进行模拟;模拟前采用已有试验数据对模拟方法进行验证,提取各节点的荷载-位移骨架曲线,并计算各节点的屈服荷载、极限荷载、破坏荷载、屈服位移、极限位移和位移延性系数。结果表明:环板宽度、环板厚度、轴压比和梁柱端第1个孔洞中心到柱壁的距离对节点荷载-位移骨架曲线影响较小,钢材屈服强度、柱截面含钢率、梁柱线刚度比、孔间距和开孔率对节点荷载-位移骨架曲线影响较大;钢材屈服强度和梁柱线刚度比增大,节点的承载力显著增强,位移延性系数明显减小;柱截面含钢率增大,节点的承载力增大,但屈服位移和极限位移逐渐减小,骨架曲线呈现显著下降的趋势;孔间距增大或开孔率减小,节点承载力显著增大。     

钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点弯矩-转角骨架曲线影响因素

目的分析不同因素对外加强环式圆钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点弯矩-转角骨架曲线的影响,确定影响节点"强柱弱梁"屈服机制的重要因素,为该种节点的设计提供参考.方法设计了24个钢材屈服强度、含钢率等参数不同的节点,采用有限元软件模拟了全部节点在低周往复荷载作用下的受力过程,分析了不同参数对弯矩-转角骨架曲线的影响,模拟前采用已有文献试验结果验证了模拟方法.结果钢材屈服强度、含钢率和梁柱线刚度比的增大,该种节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度明显增大;轴压比对节点弯矩-转角骨架曲线影响很小;加强环板宽度增加,对节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度提高幅度不大;距离和孔间距增大或开孔率减小,节点的抗弯承载力、极限抗弯承载力和初始刚度有所增加,但增加幅度不大,并且增加程度在非弹性阶段更为明显.结论开孔率、距离和孔间距是引起该种节点更容易实现"强柱弱梁"屈服机制的重要因素,影响程度开孔率最大、孔间距最小.     

内加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点的力学性能分析

为分析内加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁(IATCFSST-SCB)中柱节点的力学性能并探讨其抗震性能,对其在低周往复荷载作用下的受力过程进行有限元模拟分析。模拟前,采用前人内加强环式方钢管混凝土柱-实腹钢梁(IATCFSST-SB)中柱节点试验数据验证了模拟方法的可行性。根据模拟结果,分析了IATCFSST-SCB中柱节点中核心混凝土、钢管、钢蜂窝梁和内加强环的受力特征,对比了其与IATCFSST-SB中柱节点的抗震性能差别。结果表明:IATCFSST-SCB中柱节点的最大应力主要发生在混凝土的中心区域、钢管的中心区域、钢管与钢蜂窝梁连接的上下翼缘处、钢蜂窝梁的开孔外围处、钢蜂窝梁与环板的连接处;IATCFSST-SCB中柱节点的最大承载力可以达到IATCFSST-SB中柱节点承载力的90%,且蜂窝梁能更早地进入塑性阶段,形成"强柱弱梁"的屈服机制;IATCFSST-SCB中柱节点具有良好抗震性能。     

环梁式圆钢管约束H型钢混凝土柱-钢梁 节点的抗震性能

设计了一种环梁式圆钢管约束H型钢混凝土柱-钢梁节点,并建立了该试件的全尺寸三维有限元分析模型,计算得到了此类节点试件的滞回曲线、骨架曲线及破坏模式,经与试验结果进行对比,两者吻合良好.在此基础上,对试件进行有限元变参数分析,考察了轴压比、混凝土强度、梁柱线刚度等对试件抗震受力性能的影响,同时提出了一种改进型梁端削弱翼缘的节点形式.结果表明:随轴压比增大,试件的耗能及延性性能明显下降;混凝土强度的变化对试件滞回性能影响不大;当保持柱截面不变,仅变换钢梁尺寸时,节点的承载力、延性及抗震耗能性能均随梁-柱线刚度比的增大而显著增大;而当保持钢梁截面不变,仅改变柱内型钢含钢率时,节点抗震受力性能随梁-柱线刚度比的变化并不明显;改进的梁端翼缘削弱形式的试件可在不明显降低其承载力及耗能性能的情况下,将塑性铰外移至距节点区较远的地方,从而更好地保护节点区.上述研究结论可为此类新型节点的应用提供理论基础.     

过焊孔对H型钢柱梁节点受力性能的影响

针对过焊孔对柱梁节点受力性能影响的相关研究较少,通过试验和有限元分析,研究过焊孔对T形柱梁节点各组成部分的力学性能的影响。结果如下：增大节点域的强度,不利于构件的变形性能,但可以提高构件的最大承载力。柱梁节点处过焊孔影响分析模型（analysis model,AM）的梁弯矩荷载分布。在梁柱节点的梁端部位,因过焊孔应力易集中,梁腹板弯矩荷载偏大。在梁端轴向0~80 mm范围内,梁腹板弯矩荷载相对小,其中,梁端轴向接近35 mm处的梁腹板弯矩荷载最小。在梁端轴向0~80 mm范围内,梁翼缘弯矩荷载相对大,这是由于受过焊孔影响引起的梁腹板承载能力递减、过焊孔周围应力易集中及外荷载作用不变等原因导致的;且梁腹板承担的荷载越小,梁端轴向对应处的梁翼缘承担的荷载越大。节点域强度变化与AM模型的梁端腹板承担的剪力荷载呈正相关,节点域强度越小,梁端腹板承担的剪力荷载也越小。     

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱-钢梁节点的静力性能

目的通过研究找出两类内置CFRP圆管方钢管高强混凝土柱-钢梁节点在单调荷载作用下的传力机制和破坏模态.方法设计了一栋采用内置CFRP圆管的方钢管混凝土柱的5层框架结构,利用有限元软件ABAQUS建立了三维有限元模型,对两类节点进行了单调荷载作用下的模拟分析.结果外加强环式节点的梁端弯矩主要通过柱角附近的水平环板和柱两侧外伸环板传递给柱壁和核心混凝土,水平环板有效宽度大约为0.5倍的柱宽度.外肋环板式节点的极限位移均大于外加强环式节点,尤其是外肋宽度大于40 mm时更为明显.外肋环板式节点的极限承载力也高于外加强环式节点.结论设计节点的破坏主要原因是环板和钢梁翼缘交接位置出现局部屈曲,节点的极限承载力取决于梁的抗弯承载力,变截面位置作为整个节点危险部位,在设计中应进行计算和校核.     

钢骨钢管混凝土柱与钢梁空间节点抗震性能的非线性有限元分析

目的研究钢骨方钢管混凝土柱与钢梁空间节点的抗震性能,为工程应用和进一步理论研究提供参考.方法利用大型通用有限元分析软件ABAQUS研究钢骨方钢管混凝土柱-H型钢梁空间组合节点在不同的双向位移荷载加载比例、轴压比和钢骨强度下的抗震性能,通过有限元模拟,得到不同参数时梁端的荷载-位移曲线和骨架曲线;根据得到的曲线和数据,对节点的抗震性能进行深入分析.结果某方向的梁端位移荷载固定不变,随着与其垂直方向的梁端位移荷载逐渐增大时,节点的极限承载力下降,构件耗能性能变差;轴压比为0.2~0.5时,随着柱顶轴力的增加,节点梁端承载力并没有产生明显变化;当轴压比大于0.5时,节点的承载力和延性迅速下降;随着钢骨强度的提高,节点的受力性能增强,但并不明显.结论不同参数时钢骨方钢管混凝土柱-H型钢梁的滞回曲线均比较饱满,未出现明显的捏缩现象,表明节点能够有效地吸收地震能量,可广泛应用于实际工程中.     

梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点的抗震性能

通过4个梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点试件的低周反复荷载试验,研究了此类型边节点的抗震性能.试验结果表明:随着环梁与框架梁配筋率比值、环梁宽度与圆柱直径比值的减小,试件破坏区域由框架梁根部向环梁转移,并出现框架梁根部塑性铰破坏、框架梁与环梁交界处破坏、环梁区破坏3种不同的破坏形式;梁贯通式节点的梁端内力能够可靠传递至节点核心区,环梁节点可与框架梁、钢管混凝土柱协调工作;按"强节点"设计试件塑性铰出现在框架梁根部,滞回曲线饱满,延性系数较大,环线刚度曲线呈下凹型趋于收敛,耗能能力也较大,体现出良好的抗震性能;通过合理设计的梁贯通式圆钢管混凝土柱-混凝土梁边节点受力安全可靠,可实现"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则.     

薄壁圆钢管再生混凝土混合中长柱轴压力学性能

目的研究薄壁圆钢管再生混凝土混合中长柱的受力机理和力学性能,为钢管再生混凝土中长柱轴心受压设计提供理论依据.方法以截面含钢率、再生块体取代率和长细比为试验参数,设计了12根薄壁圆钢管再生混凝土混合中长柱,并对其破坏形式和特征、荷载-跨中挠度曲线、荷载轴向位移曲线以及承载力的敏感影响因素进行深入的研究.结果试验结果表明:当块体取代率由20%增至60%时,试件的极限承载力有一定程度的下降,延性无明显变化;当含钢率由0.038增至0.079时,其后期承载力提高约30%;当长细比由25增至35时,试件的极限承载力有所下降,但下降幅度不明显.结论含钢率能够明显提高试件的极限承载力和延性,再生块体取代率、长细比对承载力和延性的影响较小.     

钢蜂窝梁-混凝土楼板组合梁抗火性能研究

目的研究钢蜂窝梁-混凝土板组合梁的抗火性能,分析不同参数对蜂窝组合梁临界温度的影响,为蜂窝式钢结构的抗火设计提供参考.方法分别对3根腹板为实腹、圆形开孔、正六边形开孔的蜂窝组合梁进行抗火试验;对比分析组合梁在火灾条件下的时间-位移曲线及临界温度;建立有限元计算模型,对火灾下的蜂窝组合梁进行数值模拟研究,对比不同开孔率、孔间距、腹板高厚比以及是否设置加劲肋等因素对蜂窝组合梁抗火性能的影响.结果加劲肋是影响蜂窝梁临界温度的重要参数;开孔率和孔间距对蜂窝梁的临界温度有一定影响;当腹板高厚比过大时,蜂窝梁很容易发生火灾下的腹板屈曲破坏,腹板高厚比越小,蜂窝梁临界温度越高.结论与开孔率和孔间距相比,加劲肋和腹板高厚比对蜂窝组合梁的临界温度影响更大,通过设置加劲肋及调整腹板高厚比,蜂窝组合梁的抗火性能可以得到有效改善.     

高轴压比下UHTCC梁柱节点抗震性能试验

通过4个超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)新型梁柱节点的低周反复荷载试验,研究了高轴压比下节点的裂缝特征、承载能力和荷载-变形滞回曲线.结果表明:UHTCC可有效控制裂缝宽度,呈多缝开裂,核心区箍筋间距减少对提高节点的抗剪承载力和剪切延性不明显,在极限荷载下节点核心区剪切变形引起的梁端位移占梁端总位移的比例约45%～70%,高轴压比下UHTCC节点具有较强的耗能能力和抗震性能.     

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.     

不锈钢工字形柱弱轴端板连接节点受力性能试验研究

为探究不锈钢工字形柱弱轴端板连接节点的静力性能和抗震性能,开展了4个不锈钢弱轴边柱节点的单调静力加载和低周反复加载试验研究,其中奥氏体型和双相型不锈钢节点各2个．分别得到了节点试件在单调静力和低周反复荷载作用下的失效破坏形态、荷载-位移曲线以及螺栓力发展变化．结果表明：不锈钢弱轴边柱节点试件的静力试验曲线与骨架曲线较为接近,但随着循环次数和位移幅度的增加,出现损伤累积,骨架曲线的强度和延性出现下降．双相型不锈钢节点的初始刚度约为奥氏体型不锈钢节点的1.1倍,承载力约为后者的1.6～2.0倍,且累积耗能约为奥氏体型节点的2倍．静力荷载作用下,奥氏体型和双相型不锈钢节点试件的柱腹板受拉区域出现显著的塑性变形,且双相型不锈钢节点试件的螺栓头角部穿出柱腹板螺栓孔．低周反复荷载作用下,奥氏体型和双相型不锈钢节点试件的柱腹板横向加劲肋外侧焊趾处出现断裂破坏,滞回曲线存在明显捏拢现象以及不同程度的强度退化和刚度退化．此外,测得的节点转角满足现有规范限值,表明试验节点具有良好的变形性能．基于试验结果对现有普通钢梁柱弱轴节点计算公式的适用性进行了评估,结果表明现有普通钢弱轴节点计算公式低估了试验节点的初...     

全栓接蜂窝梁柱端板连接空间节点梁铰机制有限元分析

目的 提出一种全栓接蜂窝梁柱端板连接空间节点并探究节点强弱轴向蜂窝梁成铰机制的影响因素及梁铰发展规律,为工程应用提供参考。方法 在验证ABAQUS模型精确度良好的基础上,建立36个蜂窝梁柱端板连接空间节点模型,分析连接刚度(端板厚度)、蜂窝梁节点转动贡献率(开孔率、开孔位置)对节点力学性能及破坏形式的影响,基于等效T型件法及组件法分析了弱轴向节点组件的节点转动贡献率。结果 柱弱轴向弯曲变形及环端板对柱翼缘的约束使强轴向端板的抗弯承载能力降低,连接刚度及蜂窝梁节点转动贡献率足够时,强弱轴向最终均可形成梁铰机制,并具备良好的承载能力。结论 强弱轴向端板厚度分别宜大于t_cf(柱翼缘厚度)与0.75 t_cf,建议强弱轴向蜂窝梁开孔率分别为60%～65%和65%～70%,蜂窝梁节点转动贡献率可作为节点破坏模式的识别指标,并给出相应的计算方法。     

再生混凝土框架梁抗震性能试验

目的研究再生混凝土框架梁在反复荷载作用下的破坏形态、滞回耗能特性、承载性能、延性以及刚度退化,探讨梁端塑性铰区的配箍要求.方法采用荷载与位移混合控制加载,对剪跨比为3的2根再生混凝土框架梁和2根普通混凝土框架梁进行低周反复荷载试验.结果再生混凝土框架梁与普通混凝土框架梁具有相近的承载性能,延性系数均大于4.0.当加密区箍筋间距为100 mm时,再生混凝土梁与普通混凝土梁的延性相近,但前者的极限位移角为后者的1.04倍;当箍筋间距为70 mm时,再生混凝土试件的延性低于普通混凝土试件4%,极限位移角低于普通混凝土试件9%.与箍筋间距为100 mm时的结果相比,箍筋间距为70 mm的再生混凝土试件的延性系数提高15%,极限位移角提高6%;普通混凝土试件的延性系数提高20%,极限位移角提高23%.结论再生混凝土框架梁的骨架曲线与普通混凝土框架梁类似,正截面受弯承载力可采用普通混凝土梁的计算方法,计算值与实测值吻合;再生混凝土框架梁与普通混凝土框架梁的抗震性能差异不大,可应用于工程中.     

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.     

钢管混凝土组合柱节点开孔的设计与优化

在合理考虑钢管与混凝土之间的相互作用和选用正确的材料本构关系的基础上,采用有限元建立钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁框架节点,并与现有的相关试验数据进行对比,有限元分析结果与试验结果基本吻合。针对节点处开孔大小、数量和加强措施用ABAQUS分别建立10组模型,研究其承载力大小、应力云图、钢材破坏情况等,通过比较得出最优开孔方式和加强措施。结果表明:钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁节点处开孔600 mm×900 mm后承载力降低,周围应力增大,增加框架梁约束后组合柱承载力有较大程度的恢复,并且在开孔附近加上横竖加劲板后承载力及开孔附近的应力都得到有效提升。     

节点区柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱－梁节点区的受压试验研究

节点区柱钢管不全贯通钢管混凝土柱－梁节点是一种新型的节点形式. 其主要特点是: 柱钢管在节点区不全贯通, 各层间钢管柱分离或者在梁通过处开孔, 保持楼层框架梁纵筋贯通节点, 由于柱钢管在节点区不连续而导致其轴向承载力的下降通过加大节点区截面并配置环形钢筋来加强. 本文对该种节点进行了9个试件的受压试验, 研究了梁通过处钢管开孔及各层间钢管柱分离两种型式的柱钢管不全贯通式节点的力学性能、包括轴压及偏压的受压破坏形态、开裂荷载、极限承载力、结构变形能力, 以及环梁钢筋、钢管及纵筋等部件的受力特性.     

钢管混凝土柱-削弱钢梁节点受力性能研究

提出了翼缘开圆孔和翼缘、腹板均开孔的方钢管混凝土柱-钢梁削弱梁端新型节点形式．建立考虑几何非线性和材料非线性的有限元模型对此新型节点形式在单调及低周反复荷载作用下的受力性能进行数值分析,并和实验及传统的狗骨式节点（RBS）在荷载-位移曲线、节点削弱端应力分布、承载力、延性及耗能能力等方面进行对比．结果表明：此类削弱方式与狗骨式节点的刚度和承载力均基本相同;塑性铰均能外移至削弱区域;削弱节点表现出良好的廷性和耗能能力,具有较好的抗震性能．     

分离式竖向加劲板钢管混凝土柱-梁节点的抗震性能

为了研究分离式竖向加劲板钢管混凝土柱-梁节点的抗震性能,对7个节点试件进行了在柱顶施加恒定轴压力、梁端施加往复荷载的试验。通过对试验数据分析,得到了各个试件的荷载-位移曲线、骨架曲线、应变曲线、强度和刚度退化规律、延性等结果。试验观测到节点发生3种破坏模式:梁翼缘在加劲板短边附近受拉破坏;梁翼缘和加劲板间焊缝受剪破坏;与加劲板连接处的钢管壁受拉破坏。在屈服线理论的基础上,提出了与加劲板连接处钢管壁受拉破坏模式下的塑性机构模型。根据虚功原理推导出了该模式下的屈服荷载计算公式,计算公式与试验结果吻合较好。将推导出的公式与典型的3种破坏模式计算公式相组合,可以准确地预测节点最终破坏模式。