剪切破坏模式下考虑楼板作用的钢骨混凝土柱-钢梁节点恢复力模型

对剪切破坏模式下考虑楼板作用的钢管混凝土(SRC)柱-钢梁节点展开试验研究，共设计了6个不同轴压比和楼板厚度的节点，对拟静力试验结构进行分析。通过对比分析剪切破坏模式下带楼板和不带楼板的SRC柱-钢梁节点试验骨架曲线的规律，选取三折线模型建立剪切破坏模式下考虑楼板作用的SRC柱-钢梁节点的无量纲化骨架曲线，并通过ORIGIN软件进行线性拟合得出方程表达式。再分析6个节点在加载过程中不同阶段的刚度退化规律，建立其恢复力模型。将试验中相同阶段的刚度利用ORIGIN进行非线性回归，得出各个阶段的刚度退化曲线方程，并依照所提出的剪切破坏模式下考虑楼板作用的SRC柱-钢梁节点的恢复力模型进行计算，试验结果与模拟结果契合度较高，说明此模式下建立的恢复力模型是有效的。     

方钢管混凝土节点核心区剪切试验及其数值模拟

为研究方钢管混凝土节点核心区的受力性能,在分析梁柱节点核心区受力特征的基础上,设计了方钢管混凝土节点核心区的直接剪切试验。试验装置简单,能够确保核心区发生剪切破坏,有效反映其受力特征。通过改变钢材及混凝土的强度、节点几何形状及加载方向等参数,完成了13个方钢管混凝土节点核心区试件的单调和往复剪切加载试验,得到了节点剪切破坏特征、荷载-位移曲线等结果,分析了相关参数的影响。在试验结果的基础上,利用理想弹塑性模型模拟钢材,并利用修正了剪力传递系数的固定角弥散裂缝模型模拟混凝土,提出了适用于一般节点核心区分析的高效精细有限元数值模拟方法。模拟结果与试验结果吻合良好,可为复杂组合结构的非线性分析提供参考。     

外加强环不等高H型钢梁-方钢管柱节点受力性能有限元分析

在外加强环不等高H型钢梁-方钢管柱节点抗震性能试验研究的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS,建立了考虑不同参数影响的三维实体模型并进行了非线性有限元分析。三维实体模型分析得到的有限元结果与试验结果吻合良好,有限元模型能够较高精度地模拟节点的受力行为。研究表明：节点的破坏形式分为整体节点域剪切破坏和局部节点域剪切破坏两种;节点单侧框架柱端部弯矩增大系数是节点域形成不同破坏模式的重要控制参数,两种破坏模式的分界线是节点单侧框架柱端部弯矩增大系数约为0.92;方钢管柱的宽厚比是影响节点域屈服剪力和塑性剪力的主要因素,梁截面高度比对节点域受剪承载力影响较大,而节点域高宽比对节点域屈服剪力和塑性剪力影响并不明显。     

基于ANSYS的钢筋混凝土框架异型节点破坏机理模拟分析

大型厂房钢筋混凝土结构中经常出现变梁变柱的框架异型。文章在试验基础上,采用大型通用有限元软件ANSYS对平面异型中节点试件进行了非线性有限元模拟分析,研究了节点的受力、传力机理、钢筋及混凝土应力分布情况。结合试验与有限元分析的结果,提出了异型中节点两种破坏模式:小核心破坏和柱端剪切破坏,为该类节点的合理设计提供了依据。     

核电工程双钢板混凝土结构L形转角墙节点研究

为研究钢板混凝土(steel-plate composite,SC)结构L形转角墙节点的受力性能,按"超强连接"原则设计了一个足尺SC结构L形节点试件,对其进行拟静力试验,分析其破坏模式、滞回曲线、应变演化,并进行了数值模拟,基于试验和数值模拟结果分析了SC结构L形转角墙节点的受力机理和结构性能。结果表明:SC结构L形转角墙节点在轴力、弯矩和剪力作用下,四周钢板一侧受拉、另一侧受压,核心区混凝土受剪以平衡两侧钢板的轴力差;L形转角墙节点易发生核心区混凝土剪切破坏,采用ACI 349-06中的相关公式可较保守地预测其受剪承载力。设计中应避免核心区混凝土脆性剪切破坏,建议加固节点核心区,使得破坏发生在SC墙体上。     

新型异形钢管混凝土结构可更换剪切板式节点抗震性能研究

提出了一种新型异形钢管混凝土结构剪切板式节点,制作了2个可更换剪切板式梁柱节点进行拟静力试验与有限元分析,获得了2个节点的滞回曲线、延性性能和耗能能力等力学性能指标。研究表明：不同开孔形式的剪切耗能板会造成不同的破坏模式;采用腰孔型剪切耗能板的新型异形钢管混凝土结构剪切板式节点的延性性能和耗能能力较好。在试验和数值模拟的基础上,研究了板件间摩擦系数对节点抗震性能的影响,当摩擦系数增加至0.30时,节点抗震性能更好。     

大型火力发电厂钢筋混凝土框架异型边节点抗震性能及设计方法研究

针对火力发电厂主厂房中存在高梁变截面柱构成的异型边节点,进行4个异型边节点静力试验及含有空间异型边节点整体结构的拟动力试验,分析了直交梁、上下柱变截面、节点区箍筋等对该类节点破坏模式的影响。研究结果表明该类节点初裂荷载、极限荷载较常规节点显著降低,通裂阶段与极限阶段非常接近,易发生小核心剪切破坏和直交梁以下区域剪切破坏等两种破坏模式。采用约束机理对小核芯剪切破坏进行分析并提出承载力计算方法;对于直交梁以下区域剪切破坏应采用限制大梁底部纵向钢筋的方法予以避免。     

考虑配箍率影响的RC梁-柱节点抗剪强度尺寸效应律

由于经典的混凝土尺寸效应律难以准确描述破坏机制更为复杂的RC构件破坏的尺寸效应行为,且无法定量描述相关参数对RC构件尺寸效应的影响。为此,以核心区剪切破坏的RC梁-柱节点为研究对象,在已有试验研究的基础上,采用三维细观尺度数值模拟方法,对影响节点剪切破坏性能的配箍率进行分析,研究其对RC梁-柱节点核心区剪切破坏行为及抗剪强度尺寸效应的影响规律。结果表明：箍筋一方面提高了梁-柱节点的名义抗剪强度,另一方面增强了节点的变形能力,减弱节点剪切破坏的脆性破坏程度,进而削弱节点抗剪强度的尺寸效应。结合配箍率的影响机制与规律,在无腹筋梁抗剪强度尺寸效应律的基础上,提出了能够定量考虑配箍率影响的用于梁-柱节点的尺寸效应半经验-半理论公式,模拟及试验结果证实了公式的合理性与准确性。     

RCS组合节点的构造措施与破坏模式分析

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合节点受力复杂,不同的节点构造措施对其破坏模式和承载力影响显著。根据试验和数值模拟结果,分析了8种RCS节点构造措施的传力机理及其对节点承载力的贡献,并提出设计建议。分析了已有节点破坏模式的特征、受力机理、影响因素等;并根据国内外试验,提出了两种新的破坏模式:部分剪切破坏和节点-梁混合破坏。通过分析其破坏特征、发生条件、受力机理等,给出了承载力计算建议。研究成果为进一步建立RCS组合节点的受剪承载力公式提供依据。     

钢筋混凝土中间层边节点模型化方法研究

钢筋混凝土梁柱节点区非弹性变形包括梁纵筋黏结滑移和节点核心区剪切变形,对钢筋混凝土梁柱组合体的受力性能影响较大,在有限元模型中合理地考虑节点区的这两种非弹性变形是数值计算的难点和关键。利用OpenSees结构分析平台中的梁柱节点单元,根据中间层边节点的受力特点和试验结果,通过对钢筋滑移分量和剪切块分量的计算模型、参数计算方法进行改进,提出了修正梁柱节点单元模型,并以多组试验结果为依据,校核了修正梁柱节点单元模型计算的准确性和适用性。分析结果表明：修正梁柱节点单元模型能有效模拟中间层边节点的整体受力性能和局部非弹性变形特性;改进的梁纵筋滑移模型能更合理地模拟贯穿节点梁纵筋的受力特性;改进的剪切块计算模型能准确模拟节点核心区的剪应力大小,以及两个不同加载方向的节点剪应力差异。     

混凝土平板结构中柱节点在剪力与不平衡弯矩共同作用下的分析研究

本文通过对平板结构中柱节点在剪力与不平衡弯矩共同作用下的试验，分析国内外对中柱节点的研究资料，认为节点的破坏形态可分为弯曲破坏与剪切破坏二种形式，并给出了节点弯曲破坏与剪切破坏的计算方法，经验算，与试验结果符合情况较好。     

梁柱节点剪切变形计算模型基本假定的校核

现有钢筋混凝土梁柱节点的剪切变形计算模型包含两个基本假定,即矩形的节点核心区发生剪切变形后变为平行四边形,以及4个角点沿矩形原对角线伸长或缩短,且对角线不转动。基于ABAQUS有限元软件,以多组钢筋混凝土梁柱组合体试验结果为依据,对有限元模型的合理性进行了校核,并在此基础上对单调加载和反复加载下钢筋混凝土中间层中节点的受力性能进行了模拟。提取了变形后节点核心区4个角点的坐标数列,根据几何关系直接计算了节点剪切变形,并将其与试验实测结果进行了对比,验证了节点剪切变形计算模型基本假定的合理性。分析结果表明,计算模型采用的平行四边形假定是合理的,但对角线不转动假定存在一定误差。节点对角线转动角度将影响梁端、柱端方向的节点剪切角的计算精度,建议对现有节点剪切变形计算公式进行修正。     

节点加强后钢筋混凝土梁柱节点剪切性能的二维有限元分析

本文以研究节点加强后钢筋混凝土(RC)梁柱节点的力学特性为目的,将加强情况、主筋与混凝土的粘结特性、节点的破坏模式以及裂缝模型作为参数,对RC梁柱节点进行二维有限元(2DFEM)分析,分别考察了节点的荷载变形特性、节点变形模式、混凝土的损伤和梁主筋的应变分布。试验和2DFEM分析表明,节点加强后能防止梁主筋的粘结滑移、减少并延缓节点混凝土的损伤,使RC节点由加强前的节点剪切破坏模式转变成梁端的弯曲破坏模式,从而提高RC梁柱节点的抗剪性能和延性。     

新型装配式高强钢筋混凝土框架节点受力性能

对2个装配式高强钢筋混凝土框架节点试件与1个现浇高强钢筋混凝土框架节点试件进行低周往复荷载试验.对比分析节点试件的破坏形态、延性及承载力等抗震性能指标和钢筋应变、连接杆应变等受力性能指标.试验结果表明：各试件节点均为核心区剪切破坏,钢纤维的加入可以有效减小核心区裂缝宽度,有效改善节点核心区破坏形态;装配式节点承载力比现浇节点有显著提高,但装配式节点的延性比现浇节点稍差;装配式节点的核心区箍筋达到屈服强度,连接杆能够充分发挥作用,装配式混凝土节点的受力性能优于整体现浇混凝土节点.运用ABAQUS对各节点试件进行有限元模拟,分析轴压比、钢筋钢板强度等级等因素对装配式高强钢筋混凝土节点受力性能的影响.钢板强度等级对节点受力性能影响较大.有限元分析结果与试验结果吻合良好,建立的模型能够用于模拟装配式混凝土节点的抗震性能.     

基于焊缝模拟的圆钢管K型、T型节点承载力分析

通过焊材材性试验得到焊材本构模型,分别建立不考虑焊缝模拟、焊缝采用壳单元模拟、焊缝采用实体单元模拟的圆钢管K型及T型节点有限元分析模型,进行节点的有限元分析,并与已有文献试验结果进行对比分析。结果表明:采用实体单元模拟焊缝,节点破坏模式和承载力更接近试验结果,均是支管局部破坏和主管管壁破坏。将焊材和母材材性区别考虑进行焊缝模拟得到的节点承载力值更接近试验值。同时,区别焊材与母材材性建立的有限元模型分析表明:K型搭接节点隐藏焊缝焊接以及隐藏焊缝不焊接时贯通支管受拉将影响节点破坏模式。采用上述分析得到的最优有限元分析模型进行K型搭接节点参数分析,并拟合得出考虑节点参数影响的4类搭接节点承载力计算式,通过试验值校验后发现吻合程度良好。     

钢管混凝土核心柱节点有限元模拟

采用ABAQUS对一个钢管混凝土核心柱节点试件建立数值模型进行模拟分析,并与试验结果对比。从材料本构的定义、单元的选择、模型的划分、边界条件和荷载的施加等方面,较为系统的阐述了节点的有限元模拟,通过模拟计算得到的节点荷载位移曲线和破坏模式,与试验结果吻合较好。     

大型厂房钢筋混凝土框排架结构中异型节点的抗震性能和设计方法研究

针对大型厂房框排架结构中通常存在变梁变柱异型节点的实际情况,进行4个1/5比例异型中节点伪静力试验研究及含有该类节点整体结构的试验,分析大小梁相对刚度、大小核心面积及小核心与柱配箍率等因素对该类节点破坏模式的影响。研究结果表明:该类节点初裂荷载、极限荷载较常规节点显著降低,通裂阶段与极限阶段非常接近,易发生小核心剪切破坏和柱端剪切破坏等两种破坏模式。采用约束机理对小核心剪切破坏进行分析并提出承载力计算方法;对于柱端剪切破坏应采用限制大梁底部纵向钢筋的方法予以避免。提出采用大小梁端弯矩比为参数区分不同类型的破坏模式,为该类异型节点合理设计提供了依据。     

钢管混凝土柱、钢筋混凝土板、钢梁连接节点的抗震性能:节点模型

基于已有试验和数值计算结果,研究了钢管混凝土柱(CFST)和钢梁的复合节点模型。采用参数研究法利用有限元分析方法(FEA)分析了节点连接处的弹性剪切刚度和剪切变形,给出了复合节点连接处包含弹性剪切刚度、剪切强度、剪切变形和滞后准则的迟滞模型。该迟滞模型用于整合基于纤维的节点宏单元,节点宏单元通过有限元方法和试验结果得到证实。研究了CFST节点和宏单元框架的整体和局部性能。该模型计算精确,建模方法适当,能够用于大尺寸和复杂组合结构的抗震性能分析。     

圆钢管约束钢筋混凝土环筋式节点受力性能试验研究

针对钢管约束钢筋混凝土柱的构造及受力特点,提出了环筋式节点形式,并对该类节点的轴压及滞回性能进行了试验研究。通过对2个短柱及1个环筋式节点进行轴压试验,结果表明,节点的环筋可有效限制试件剪切变形开展,其承载力及延性均优于发生剪切破坏的对比短柱试件。通过对1个常规节点及2个环筋式节点进行滞回性能试验研究,结果表明,节点区钢筋用量相当的条件下,常规节点发生节点区剪切破坏;环筋式节点可有效约束包括混凝土保护层在内的整个节点区域,对节点核心区混凝土的利用更充分,受力更为合理,发生梁端破坏,可满足"强节点弱构件"的抗震要求。     

空间异型边节点抗震性能试验及破坏机理研究

进行含有变柱高梁异型边节点的钢筋混凝土框排架结构拟动力试验,研究该类节点的工作性能及破坏过程,对节点箍筋、纵向直交梁、偏心轴向力等因素对该类节点承载力及破坏模式的影响进行分析,并采用桁架机理探讨了该类节点的破坏机理。研究结果表明,该类节点在“强震”下易发生剪切破坏,提出采用限制大梁底部纵向钢筋的配筋率方法来保证该类节点的安全,可供设计时参考。