方钢管混凝土柱-外包钢混凝土组合梁连接节点滞回性能分析

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点形式：隔板贯通部分钢筋贯穿式节点。设计了3个节点试件,对其进行低周反复荷载试验,利用ANSYS软件对低周反复荷载作用下的节点试件进行非线性有限元分析并与试验结果对比。结果表明:有限元分析得到的节点破坏形态、应力分布、滞回曲线、骨架曲线与试验结果吻合较好。在此基础上,对发生梁端塑性铰破坏模式的节点滞回性能进行参数分析,研究楼板厚度、U形钢壁厚、组合梁纵向受力钢筋配筋率、贯通隔板厚度以及轴压比对节点滞回性能的影响。研究结果表明：楼板厚度和U形钢壁厚对节点滞回性能有显著的影响,组合梁纵向受力钢筋配筋率对节点滞回性能影响较为显著,贯通隔板厚度和轴压比对节点滞回性能影响很小。     

方钢管混凝土柱-冷弯U形钢梁隔板贯通节点的试验研究及有限元分析

提出了一种新型的方钢管混凝土柱-冷弯U形钢梁连接节点形式——上翼缘增设加强板式隔板贯通节点。设置了常规隔板贯通节点试件与增设加强板的隔板贯通节点试件的低周反复荷载加载试验,通过ABAQUS软件对低周反复荷载作用下节点受力性能进行分析,并结合试验结果验证了有限元模拟的适用性与准确性。对比发现:有限元分析得到的节点破坏特征、滞回性能与抗震性能等与试验结果吻合较好。在有限元分析基础上,研究了柱的宽厚比、U形钢梁壁厚及贯通隔板上的浇筑孔大小等因素对隔板贯通节点的影响。结果表明:柱的宽厚比、U形钢梁壁厚对节点滞回性能有显著的影响,而贯通隔板上的浇筑孔大小对节点的滞回性能影响较小。     

双面连接的Z型全螺栓梁柱连接节点的抗震性能试验研究及有限元分析

为减小地震对梁柱节点的破坏并保证稳定的连接性能,提出一种双面连接的Z型全螺栓梁柱连接节点,并以刚性连接的设计理念设计了两组试件。对新型节点和传统节点试件进行了拟静力试验研究以及有限元对比分析,获得了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能能力以及刚度退化等抗震性能。结果表明:双面连接的Z型全螺栓梁柱连接节点的破坏模式为梁柱连接处的悬臂梁段翼缘以及梁腹板的撕裂;该节点刚性连接稳定,盖板与梁翼缘无明显滑动,试件主要通过板件的屈服实现耗能;与传统连接节点相比,Z型节点具有更稳定的滞回性能,破坏的位移角限值更大;新型节点与传统连接节点承载力相近,其刚度退化趋势更为缓慢; Z型的连接构造使得节点有更大的塑性发展区域,能有效地提升节点的耗能性能、延性性能等抗震性能。     

T形钢连接梁柱半刚性节点滞回性能试验研究及数值分析

为研究T形钢连接梁柱半刚性节点的滞回性能,对6个T形钢连接梁柱半刚性节点试件进行拟静力试验。分析梁高、螺栓直径、T形连接件尺寸、螺栓个数以及柱截面面积等参数对节点的受力过程、破坏模式、滞回性能、延性性能的影响。利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行分析,将分析结果和试验结果进行对比并分析了误差产生的原因。研究结果表明:T形钢连接梁柱节点变形性能良好,节点的极限转角均超过0.03 rad,是典型的半刚性连接节点;节点延性性能良好,各节点位移延性系数均大于3;各试件的滞回曲线在加载后期呈Z形,节点耗能系数较小(与端板连接半刚性节点相比);T形连接件尺寸和连接柱及T形件的螺栓个数是影响节点初始刚度、承载力和变形能力的主要因素,梁高对节点性能的影响次之;有限元分析结果与试验结果基本吻合;采用考虑材料循环塑性特征的有限元分析模型可以很好地预测节点在循环荷载作用下的受力性能。     

主管壁加厚方钢管T型节点滞回性能研究

为了研究主管壁局部加厚对方钢管T型节点滞回性能的影响,对一个主管壁局部加厚的方钢管T型节点试件和一个主管壁未加厚的方钢管T型节点试件进行试验测试和有限元模拟。试验中,通过控制支管的竖向位移对方钢管T型节点试件施加低周往复循环荷载,研究试件的变形和破坏模式,并进行相关抗震性能指标（延性系数和能量耗散）分析。试验结果表明：主管壁局部加厚能够明显改善节点的滞回性能,同时能够使节点由带有明显延性特征的断裂破坏转变为主管壁厚改变处的延性屈服破坏。利用有限元软件ANSYS对试验试件进行有限元模拟,结果与试验结果吻合较好。最后利用有限元软件分析了主管壁加厚方钢管T型节点加厚参数（主管的加厚长度l和加厚厚度Δt）对节点滞回性能的影响。分析结果表明：为了改善节点滞回性能,加厚长度不超过支管截面边长的3倍,加厚厚度不超过主管壁厚的0.8倍。     

带节点板角钢连接梁柱节点试验研究

带节点板角钢连接梁柱节点具有较为广泛的应用,但目前对此类节点的力学性能尚缺乏完备的理论和试验研究,在设计中往往将此类节点简化为铰接连接或其他类型的连接形式。通过试验研究和有限元分析对其抗弯性能进行研究。对具有3种构造形式的带节点板角钢连接梁柱节点分别进行静力试验和滞回试验,得到每个试件的弯矩-转角曲线和破坏形态;利用有限元分析带节点板角钢连接梁柱节点在力学性能上与其他节点形式的不同。     

端板厚度对新型全螺栓连接节点的抗震性能影响

对3个新型全螺栓端板连接十字节点试件在低周反复水平荷载作用下的滞回性能进行试验研究,研究试件的破坏形态,分析得到了新型全螺栓端板连接十字节点的滞回曲线、骨架曲线、延性和破坏模式等。试验结果表明:随着端板厚度的增加,试件的极限承载力、耗能能力和延性随之减小。新型全螺栓连接节点的破坏模式有3种:分别为端板屈曲、焊缝撕裂和螺栓拔出。     

壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点抗震性能研究及设计建议

以壁式钢管混凝土柱-钢梁嵌入式双侧板节点为研究对象,进行两个足尺试件的拟静力试验,分析节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线,并研究节点承载力、延性、耗能能力和刚度退化等指标。试验结果表明：试件破坏模式分别为侧板外梁端形成塑性铰、节点核心区侧板开裂及轻微鼓曲;试件滞回曲线稳定饱满,曲线呈现梭形,试件延性系数为3.11～3.53,等效黏滞阻尼系数大于0.4,具有良好的耗能能力;刚度退化较稳定,具备较好的抗侧能力。在验证有限元模型合理的基础上,通过有限元变参分析此类节点的滞回性能,结果表明：增加侧板厚度或侧板外伸长度可提高嵌入式双侧板节点的承载力及延性。最后结合试验和有限元变参分析结果,针对此类节点提出设计建议。     

考虑组合效应的梁腹板开圆孔型节点抗震性能试验研究

为考察楼板组合效应对腹板开圆孔节点滞回性能、破坏机理、塑性铰形成位置的影响,设计并完成考虑组合效应的梁腹板板开圆孔型节点足尺试件的拟静力试验。通过试验现象,阐述试验试件破坏全过程,揭示该类节点的破坏机理。基于ANSYS分析平台,建立试验试件的有限元模型,数值模拟结果与试验结果的对比验证了有限元分析方法的合理性。结合以往试验获得数据,建立考虑组合效应开圆孔、不考虑组合效应开圆孔、不考虑组合效应不开圆孔等3种节点对比模型,讨论楼板组合效应对节点破坏形式、滞回性能、塑性区分布的影响。研究结果表明,组合效应对腹板开圆孔节点的性能影响不可忽略;选择合理的削弱参数,梁腹板开圆孔型节点可以达到塑性铰外移的效果。     

钢节点板连接的装配式混凝土梁柱中节点抗震性能试验研究

本文提出一种新型装配式混凝土梁柱节点,进行该新型节点与普通现浇混凝土梁柱节点的拟静力试验,对比3个构件的试验现象、滞回性能、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明,与普通现浇混凝土梁柱节点相比,采用钢节点板连接的装配式混凝土梁柱节点的滞回性能、耗能能力、极限承载力均得到了有效的提高,节点的刚度退化得以延缓。预制柱端板外移的连接方式比端板置于柱端的连接方式能较好地改善装配式混凝土梁柱节点的破坏形态和滞回性能。     

人字形支撑与横梁板式连接节点滞回试验的数值模拟

支撑板式连接节点是铰接钢架节点的重要连接形式,它直接影响着框架支撑结构体系的抗震性能。采用ANSYS有限元软件对9个工字型截面人字形支撑板式连接节点试件的滞回性能试验进行了数值模拟。在验证有限元结果与试验结果较好吻合的同时,研究了支撑轴线交点位置、支撑端部净距和节点板厚度等重要参数对支撑体系的承载力、滞回耗能性能和节点板等效塑性应变的影响规律,所得结论可为板式连接节点的设计与应用提供依据。     

节点域箱型弱轴连接全焊加强型节点抗震性能分析

为了更全面地对比分析节点域箱型弱轴连接不同局部加强型节点的抗震性能,以及局部构造对节点的抗震性能及破坏形态的影响。采用有限元软件ABAQUS建立多种不同局部加强型节点有限元模型,并将不同局部加强型节点与标准型节点在承载能力、滞回性能、刚度、断裂指数、退化性能、破坏形态及塑性铰形成位置等方面进行对比分析,同时结合国内节点域箱形弱轴连接研究课题组的试验和已有的焊接节点试验,验证了有限元模拟的准确性。研究结果表明:节点域箱型弱轴连接节点局部构造形式可以改善节点的破坏形态,实现塑性铰的外移,防止节点脆性断裂;采用节点域箱型弱轴连接的节点形式,同时考虑抗震及经济性等指标,腋板加强型节点承载力及刚度有较大的提高且滞回曲线饱满,耗能性能及延性也较好。因此建议节点域箱型弱轴连接的节点应采用腋板加强型节点。     

装配式钢框架柱法兰栓焊连接节点受力性能试验研究与有限元分析

为研究一种新型法兰栓焊连接柱节点在多高层钢结构中的工程应用,对3个法兰连接足尺模型试件进行了静力加载试验,并建立ABAQUS有限元模型对其进行对比论证以及理论分析。分析结果表明：新型法兰栓焊连接节点受力性能良好,对比传统法兰连接节点其刚度和承载力均有所提升;新型法兰栓焊连接节点的破坏模式有所改善。得出了不同焊缝尺寸下新型法兰栓焊连接节点的螺栓与焊缝承受弯矩的受力分配比,试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。     

K型圆管相贯节点的滞回性能分析及试验

节点作为空间结构最重要的组成部分,其在反复荷载作用下的荷载—变形曲线（滞回曲线）是对其延性、耗能能力、强度、刚度等力学性能的综合反映。对K型搭接相贯节点内隐藏焊缝焊与不焊两种模型在弦杆轴向往复荷载作用下进行试验研究和有限元模拟计算,对比分析得到节点试件的破坏模式和滞回曲线,同时有限元模拟分析所得结果和试验所得结果较为吻合。结果表明：隐藏焊缝焊接节点破坏时是局部的,最终是搭接管在焊缝处被拉断;不焊节点的破坏模式是焊缝整体破坏,隐藏焊缝不焊对节点承载力的影响不能忽视。通过有限元模拟分析来代替相贯节点滞回性能试验是可行的。     

铝合金网壳结构中新型铸铝节点受力性能试验研究

为研究某植物园铝合金网壳结构中新型铸铝节点的受力性能,进行了3个足尺节点试件的加载试验,考察了3种典型受力情况下铸铝节点的受力性能和破坏机理。试验结果表明,该铸铝节点平面外的抗弯刚度较大,但平面内的刚度较小,且属于半刚性连接节点;螺栓孔处截面是节点的薄弱部位;铸铝节点本身的破坏形式为脆性断裂破坏,延性较差,节点破坏前无明显征兆。同时,还对该铸铝节点在上述3种荷载作用下的受力性能进行有限元分析,并与试验结果进行对比。结果表明,有限元与实测结果吻合较好,验证了有限元模型的准确性和可靠性;同时,有限元结果给出了节点在荷载作用下的应力整体分布状况及随加载过程的变化趋势。基于试验和有限元分析结果,建议在铸铝节点设计中考虑采用合适的安全系数,避免突然破坏。     

三种构造型式的箱形截面梁与圆管连接节点受弯性能

上海光源工程采用圆钢管相贯而成的单层网壳结构,网壳结构的边界搭接在箱形截面主梁上形成了箱形主梁与圆钢管焊接连接节点。为研究该连接节点的平面外受弯性能,进行了3个不同构造型式的连接节点试件平面外受弯的滞回性能试验,考察了节点的受力性能和破坏模式。结果表明,3种节点破坏模式均为支管(贯通式连接管)根部塑性变形过大或局部屈曲破坏,其平面外受弯的承载力都能满足节点承载力高于构件承载力的要求,都具有良好的抗震性能。有限元软件ABAQUS的非线性分析表明,在接近破坏时,箱形主梁内部加劲部件的塑性化程度以贯通管式连接最为严重;套管式连接节点中槽形塞焊焊缝的作用在于将内力逐渐从构件传递到节点域,使得节点受力性能更加合理。     

型钢混凝土十形截面柱-梁平面与空间节点滞回性能试验研究

为了研究型钢混凝土十形截面柱-梁框架节点在平面受力与空间受力状态下受低周循环荷载作用的滞回性能,以柱截面配钢形式和水平加载角度为变化参数,进行了4个平面和3个空间十形截面柱-梁节点的低周反复加载试验。比较研究了两类节点在破坏形态、滞回曲线、承载能力、耗能能力及变形延性等抗震性能指标上的差异。研究结果表明:型钢混凝土十形截面柱平面节点主要发生核心区混凝土的剪切斜压破坏,垂直于加载方向左右两侧的柱肢对斜裂缝的发展有一定的抑制作用,而空间节点则发生核心区混凝土剪切斜压伴随黏结裂缝的破坏模式;与平面节点相比,空间节点的滞回环饱满,延性和耗能能力更大,但其承载力有所下降。基于试验与理论分析结果建立型钢混凝土十形截面柱-梁平面与空间节点的受剪承载力计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

装配式隔震结构中隔震节点抗震性能研究

针对装配式隔震结构,提出一种新型装配式隔震节点,采用1/2缩尺模型对该新型装配式隔震节点在低周反复荷载作用下的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能、耗能能力等性能进行研究,并与现浇节点进行对比。结果表明,此类新型装配式隔震节点应用于装配式隔震结构是可行的。利用有限元分析软件Open Sees对试验的装配节点和现浇节点的滞回特性进行数值模拟,模拟结果与试验结果基本吻合。     

新型组合结构梁柱节点滞回性能试验研究

为研究新型组合梁与钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,开展了新型组合梁与钢管混凝土柱连接节点低周反复荷载作用下的试验研究,对这种类型节点的滞回性能进行了研究,在实验研究的基础上,提出了新型组合梁与钢管混凝土柱连接节点的三折线恢复力模型,结果表明,试件具有良好的耗能能力,建立的恢复力模型骨架曲线与试验值接近。     

装配式钢筋混凝土柱-钢梁框架节点抗震性能试验研究

通过4个1/2比例装配式钢筋混凝土柱 钢梁框架节点低周往复荷载作用下的试验研究,分析了节点区加劲腹板厚度及开孔的影响,研究该新型节点连接构造的受力性能及装配式钢筋混凝土柱 钢梁框架单元的抗震性能。基于试验结果对试件的破坏特征、滞回性能及变形组成进行分析。研究结果表明：装配式钢筋混凝土柱 钢梁框架节点滞回曲线呈纺锤形,梁端塑性铰区充分耗散能量,具有良好的抗震性能;装配式螺栓连接钢筋混凝土柱 钢梁混合节点具有良好的连接质量;加劲腹板厚度的增加一定程度上减小了节点的剪切变形,加劲腹板开孔对节点受力性能影响不大;梁弯曲变形引起的层间侧移在强柱弱梁型钢筋混凝土柱-钢梁框架节点总侧移中所占比例最大,节点剪切变形所占比例较小。