冷弯C型钢节点抗震性能的研究与分析

对冷弯C型钢框架节点的抗震性能进行试验研究与分析.为研究节点板厚度和螺栓间距两因素对节点抗震性能的影响,设计4个不同节点板厚度及螺栓间距的T形梁柱节点试件.试件具体构造为:梁柱均采用双肢冷弯C型钢,梁柱之间以热轧钢板内插作为节点板,梁柱均在腹板处用4个高强螺栓与节点板连接.通过加载试验,发现4个试件都为冷弯型钢的受弯承载力破坏,并得到节点在循环荷载作用下的M-ψ和P-△滞回曲线,对节点的破坏机理、承载力退化、刚度退化.延性及耗能性能进行相应的探索性分析.试验结果表明:该种构造的节点具有抗弯承载力高、承载力退化稳定、如初始刚度大则刚度退化严重、耗能性能好、延性差的特点.     

狗骨式型钢混凝土框架节点性能的有限元分析

型钢混凝土结构是近几年国内外逐步推广的一种结构形式,在借鉴狗骨式钢框架节点构造的基础上,提出类似的型钢混凝土框架节点构造,将型钢梁端部的上、下翼缘削弱,通过削弱梁的抗弯能力保护主体构件免于损伤,实现延性设计,充分发挥钢材的塑性性能。针对型钢翼缘削弱部位进行详细的参数设计,利用有限元软件ABAQUS对普通型钢混凝土框架节点和狗骨式型钢混凝土框架节点进行了单调加载和低周往复加载下的模拟计算,通过对比分析两种节点的强度、刚度、延性、耗能等指标,探明这类节点的受力特点和抗震性能。     

地震下可恢复框架结构冷弯型钢构件试验研究

对地震时作为多层建筑抗弯钢架能量耗散构件的薄壁冷弯型钢(CFS)进行了试验研究。试验采用6个螺栓连接的梁-柱节点,在连接区域的板件和梁的翼缘上使用不同的出平面加劲肋。CFS连接件的滞后性能表明其具有较高的耗能能力和足够的延性,满足抗震设计规范的要求。在连接区域的钢梁内使用出平面加劲肋,能够提高连接件的弯矩-转角特性,强度提高35%,延性提高75%。弹性周期后连接件的滑动使其具有较好的滞回性能,能量耗散能力提高了240%。连接件试样可以作为刚性连接,其全部或部分强度取决于连接加劲肋。     

冷弯薄壁型钢梁柱节点抗震性能试验研究

为研究冷弯薄壁型钢梁柱节点的抗震性能,设计了四个不同构造的T形梁柱边节点进行试验研究.分析了节点板厚度和螺栓间距等对节点承载力、刚度、延性及耗能性能的影响.试验中四个试件的破坏模式相同,均为冷弯型钢的受弯承载力破坏,说明这种构造的边节点可以有效地传递梁柱弯矩.本文根据试验结果,对这种连接节点提出了设计建议.     

扁钢管混凝土柱装配式节点抗震性能数值分析

对新提出的装配式扁钢管混凝土柱-H型钢梁节点的抗震性能进行研究,建立了3个新型装配式节点的ABAQUS有限元分析模型,研究比较了参数梁柱相对位置、梁柱抗弯刚度比对节点滞回曲线和骨架曲线、延性等抗震性能的影响。研究结果表明：新型装配式扁钢管混凝土柱节点具有良好的耗能能力和塑性变形能力;钢梁偏心布置的承载力和刚度大于钢梁居中布置。     

冷弯薄壁方钢管梁柱焊接节点抗震性能分析

对8个冷弯薄壁型钢方钢管梁柱焊接节点进行低周往复加载试验及非线性有限元数值模拟分析,将循环荷载下节点的数值计算结果与试验结果进行对比分析讨论,结果表明数值模拟能够较好地反映试验结果,所采用的数值建模方法可以进行冷弯薄壁型钢梁柱节点的参数化分析。通过对两类梁柱节点不同参数下抗震性能的分析,所得结果表明:(1)对于GJD系列节点,随着加腋高度、长度、厚度三个参数的减小,节点的滞回曲线变得饱满,耗能能力增强,同时承载力没有明显的下降段,三个参数增大时,滞回曲线变化不大,但承载力提前进入下降段,延性降低;(2)加腋高度和厚度减小时,GJD系列节点的极限承载力以及初始刚度明显降低,但节点的延性增加明显;(3)对于XJD系列节点,增大钢管柱壁厚、C型钢梁厚度,以及减小C型钢梁高度、C型钢梁与方钢管相对位置时,滞回曲线变得饱满,耗能能力增强,并且承载力增大。     

冷弯薄壁型钢空间节点滞回性能分析

总结分析当前用于建造冷弯薄壁型钢结构的节点力学性能,发现冷弯薄壁型钢结构体系中组合墙体和楼盖均为空间受力体系,连接部位不能简单地简化为梁柱节点,应考虑其空间作用。本文在此基础上进行了试验研究,结果表明:试验试件的破坏形态及破坏模式均为楼盖梁出现严重的塑性变形;试件滞回经历了弹性、弹塑性、塑性阶段;冷弯薄壁型钢试件有很好的耗能性能;轴压比对试件延性系数影响较大,当轴压比为0.2时,截面尺寸越大延性系数越大,而当轴压比为0.4时,截面尺寸越大延性系数越小。     

冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力影响因素

为研究冷弯薄壁型钢门式刚架极限承载力,提出梁-弹簧单元模拟冷弯薄壁型钢门式刚架节点工作性能和考虑构件初始几何缺陷影响的有限元模拟分析法,研究冷弯薄壁型钢门式刚架在竖向荷载作用下的变形性能及破坏特征。对已有冷弯薄壁型钢门式刚架试验模型进行模拟分析的结果显示,有限元计算结果与试验结果吻合较好。通过改变构件的腹板厚度和翼缘宽度、节点板厚度、刚架梁坡度、柱脚刚度等因素计算刚架极限承载力,计算结果表明,增大前述各个参数值均可以提高冷弯薄壁型钢门式刚架的极限承载力。     

基于ABAQUS模拟的冷弯薄壁型钢组合楼盖研究

研究应用于装配式建筑楼地面系统冷弯薄壁型钢组合楼盖的抗弯性能。以冷弯薄壁型钢组合楼盖抗弯试验研究为基础,利用ABAQUS软件建立有限元仿真模型模拟组合楼盖抗弯性能试验,根据模拟得到的型钢组合楼盖桁架梁应力云图与试件桁架梁破坏模式相吻合。并将有限元模拟分析得到的构件应力云图,荷载-挠度曲线与试验数据进行对比,对模拟分析的可靠性进行了有效验证。有限元分析表明,组合楼盖的抗弯承载力随着节点连接强度的增大和抗剪连接件个数的增加而增加。通过对有限元模型桁架梁跨高比、高厚比、钢材强度等级等参数分析比较得到研究成果,并为冷弯薄壁型钢组合楼盖的设计和应用提供参考依据。     

型钢梁-穿孔补强柱节点抗震性能试验研究及有限元分析

为研究补强板和型钢板叠合穿孔、补强板仅围焊连接的这种新型补强方式的有效性,对3个型钢梁-穿孔补强柱节点进行拟静力低周反复试验及有限元模拟分析。变化节点尺寸,对型钢梁-穿孔补强柱节点及其对应的不穿孔节点、穿孔不补强节点进行有限元分析比较。试验及有限元分析结果表明:该补强方式下,型钢梁-穿孔补强柱节点的穿孔型钢和补强板能一起较好地共同工作,补强板未发生明显拱曲变形,节点的抗震性能良好;节点的承载力和延性相对于相同条件下未穿孔型钢梁柱节点不降低;当节点核心区不是结构的薄弱部位时,节点核心区型钢穿孔及补强方式对节点力学性能的影响减小。综合考虑穿孔补强方式的施工方便性及补强效果,这种新型补强方式具有较好的实用性。     

Ductile moment-resisting frames using cold-formed steel sections: An analytical investigation

This paper presents an investigation on the potential use of cold-formed steel sections (CFS sections) in moment-resisting frames (MRFs) for seismic applications. The main limitation of CFS sections is the low out-of-plane stiffness of their thin-walled elements which leads to low ductility. The main components of MRFs are beams, beam-column connections and columns. In earthquake resistant MRFs, the beams are designed to provide considerable ductility, whereas the other elements are mainly limited to their elastic range. The performance of a new shape of CFS beam with curved flange is examined analytically and compared with that of conventional shapes. The proposed beam-column connections include through plates which potentially limit the out-of-plane action of the forces transferred through the connections. The behaviour of both individual CFS beam sections and CFS beam-column connections is studied by means of finite element analysis (FEA). The results of the analyses show that the new beam cross sections and connections exhibit a good ductile behaviour, something which cannot be achieved by conventional cold-formed frame elements.     

Ductility reduction factor and collapse mechanism evaluation of a new steel knee braced frame

In this study, the suitability of a new structural system called the knee braced frames (KBFs) is investigated for seismic resistant steel structures. In these structural systems, ends of beams are connected to columns by hinges (simple connection) instead of rigid connections, and ends of knee braced elements are connected to columns and beams by hinges as well. In the present paper, in addition to a comparison between elastic behaviour and elastic fundamental natural period, the ductility reduction factor and the type of collapse mechanism in steel KBFs and steel moment resisting frames (MRFs) are compared. The study revealed that the stiffness of steel buildings can be increased considerably by applying knee braced elements and the effects of knee braced elements are highly dependent on knee braced configuration. By applying the pushover analysis, it was observed that the type of collapse mechanism of KBFs is very similar to the mechanism of MRFs. Furthermore in most cases, the ductility reduction factor, R_μ, obtained from steel KBFs is greater than the ductility reduction factor obtained for steel MRFs. Based on the similarity between type of collapse mechanism and the proximity of ductility reduction coefficients of the KBFs and MRFs systems, it can be concluded that the new steel knee braced frame systems can be categorised as steel MRFs with rigid connections.     

碳纤维布提高钢筋混凝土梁受剪承载力试验研究

通过 12根碳纤维布补强加固钢筋混凝土梁的试验 ,重点研究碳纤维布对梁抗剪承载力的影响和作用。主要试验参数有 :碳纤维布的宽度和间距、碳纤维布的粘贴层数、梁的剪跨比、配箍率和混凝土强度。试验研究表明 ,碳纤维布可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力 ,并改善构件的变形性能 ,增强构件的变形能力。最后 ,提出了一个简化的碳纤维布提高钢筋混凝土梁受剪承载力的设计计算公式。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯承载力试验研究

通过 9根碳纤维布加固补强钢筋混凝土梁的试验 ,主要研究碳纤维布用量对钢筋混凝土梁受弯性能的影响和作用。试验研究表明 ,使用碳纤维布来提高钢筋混凝土受弯构件正截面承载力的方法是有效的 ,粘贴碳纤维布后 ,试验梁的受弯承载力明显提高。此外 ,还编制了计算机分析程序进行理论分析 ,并提出了一种简化的受弯承载力计算方法 ,该方法与试验数据和理论分析可较好地吻合 ,可以满足实际工程设计的要求。     

An investigation on the interaction of moment‐resisting frames and shear walls in RC dual systems using endurance time method

Reinforced concrete (RC) dual systems are composed of RC moment‐resisting frames (MRFs) and RC shear walls, where MRFs are barely designed to handle gravity loads. Investigations have demonstrated that shear walls exert negative effects on the upper part of MRFs. In this paper, the interaction of shear walls and MRFs is inspected using endurance time (ET) method. ET is a dynamic time history‐based pushover procedure in which structures are exposed to a set of predefined intensifying ET acceleration functions. In this method, seismic performance of the considered structure is assessed based on earthquake return periods; during which, required predefined seismic performance objectives are fulfilled. In this study, several buildings with RC dual systems were designed based on the conventional codes. Next, their nonlinear duplicates were generated for the application of the ET analysis. It was revealed that shear wall elements impose considerable rotational demands—exceeding the criteria established by ASCE41‐13—on the beams and columns, especially those located on the upper parts of the buildings. This paper puts forth and reviews certain methods to cushion the negative effects brought about by RC shear walls, along with a detailed discussion on their merits and demerits.     

关于改善纤维布加固混凝土梁抗弯性能方法的讨论

简述加固混凝土梁纤维复合材料 (FRP)性能发挥效率较差、加固梁延性较低的主要原因 ,说明提高FRP性能的利用率、改善加固梁延性的途径是 :梁端FRP锚固、沿梁长粘结加压和使用混杂纤维复合材料 (HFRP) ;并初步探讨简易实施方法。     

双肢短肢剪力墙的弹塑性分析

应用带刚域的弹塑性杆单元来模拟短肢剪力墙的连梁和墙肢,并考虑剪切变形影响,分析了水平侧向荷载作用下双肢短肢剪力墙的弹塑性过程,并研究了肢强系数、整体性系数、翼缘宽度和连梁配筋率等参数其塑性性能的影响。结果表明,水平侧向荷载作用下,短肢剪力墙的连梁先于墙肢屈服,所有的连梁都屈服后,剪力墙还有较大的承载能力和变形能力。最后,底层墙肢随着荷载的增加达到屈服极限,结构丧失承载能力;在墙肢截面和配筋率一定时,随着肢强系数的增加、整体性系数的减小和连梁配筋率的降低,短肢剪力墙的承载能力降低,延性增加;而随着墙肢翼缘宽度的增加,短肢墙的承载力和延性都增加。因此在设计中,通过合理选择这些参数,可以使短肢剪力墙具有较高的承载力和良好的延性。     

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的理论分析

对碳纤维布(CFS)加固的弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行理论分析。文中针对4根CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能的模型试验,基于修正的斜压场理论,集中考虑剪扭应力相加面的应力分布,并将混凝土软化系数提高25%,建立CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭承载力的计算方法。通过对4根箱梁试件的极限抗扭承载力的理论计算,并将计算结果与模型试验结果进行对比和分析,发现两者符合较好,其比值的平均值为0.9215,标准差为0.0320,变异系数为0.0347;对箱梁试件的试验破坏截面与理论破坏截面位置不一致的现象给出很好的解释;并与其他计算方法所得的计算结果取得一致。最后得出结论:修正的斜压场理论模型概念明确、安全可靠,可以作为CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的极限抗扭承载力的设计计算方法。     

FRP增强钢筋混凝土受弯梁中纤维板长度优化研究

采用有限元分析和试验研究的方法 ,探讨纤维薄板长度对FRP增强钢筋混凝土梁抗弯强度的影响 ,试图找到在满足增强梁抗弯强度前提下的最佳纤维板粘贴长度 ,为该类构件的优化设计奠定理论基础。有限元分析结果表明 ,纤维板粘贴长度不同 ,增强钢筋混凝土梁的应力分布、能量分布及极限承载力等均有较大变化。通过探讨钢筋和纤维板在承载过程中的能量变化 ,推算出纤维板最佳粘贴长度的下限为L/S =0 6 9;通过对试验梁刚度的探讨 ,又求得纤维板最佳粘贴长度的上限为L/S =0 83。上述分析结果在相同条件下进行的 5组 15根增强梁的三点弯曲试验中得到了初步验证。