装配式钢管内套筒-T型件梁柱节点力学性能分析

为研究装配式钢框架钢管内套筒-T型件梁柱连接节点力学性能,通过改变内套筒厚度对节点进行有限元分析,对其极限承载力、荷载-位移滞回性能、耗能能力、破坏形态等进行深入研究。结果表明:增大内套筒厚度,可以提高节点极限承载力和耗能能力,当内套筒厚度大于柱壁厚度2mm时,节点表现出良好的滞回性能;当内套筒厚度取值过大时,节点力学性能提升不明显;位移加载过程中,高强度对拉螺栓预拉力施加面的拉力值随内套筒厚度增大变化不明显。     

全装配式组合螺栓连接节点抗震性能研究

基于方钢管柱与H型钢梁装配式连接节点试验,通过改变内套筒与方钢管柱的安装间隙,建立有限元分析模型,针对节点试件在低周往复荷载作用下的破坏模式、耗能能力、承载力、延性、刚度退化等抗震性能进行分析。结果表明:装配式梁柱内套筒组合螺栓连接节点承载力高,延性大且耗能能力强,具有良好的抗震性能;增大内套筒厚度,可提高节点承载力;方钢管柱受对穿螺栓贯穿截面连接效应影响,在往复荷载作用下柱壁出现"对称凹屈"现象,随后梁端出现塑性铰发生破坏,表明采用组合螺栓可以满足连接节点的转动刚度需求;内套筒与方钢管柱安装间隙对节点力学性能有较大影响。     

受拉T形连接件高强螺栓受力性能研究

对钢结构梁柱高强螺栓连接节点的T形连接件的受拉螺栓性能进行研究。改变T形连接件端板翼缘厚度、螺栓位置、螺栓直径和强度等级,同时考虑螺栓接触力偏心,对高强螺栓连接T形连接件进行受拉试验,研究弯矩对螺栓受力性能的影响。试验结果表明:随着T形连接件端板翼缘厚度降低、螺栓直径和强度等级减小以及螺栓内、外翼缘长比值远离数值1,弯曲应力占螺栓截面最大拉应力的比值上升,截面弯矩不能被忽略。采用有限元软件进行分析,分析结果和试验结果吻合较好。弯矩作用形成的拉应力最大可达总拉应力的25%。采用最小二乘法进行拟合,简化受拉T形连接件模型,得到了螺栓的弯矩和撬力计算式,可为钢结构梁柱高强螺栓连接节点设计提供参考。     

超大承载力端板连接节点试验研究

在大跨或重载钢结构中,当梁柱之间需要采用螺栓连接时,如果普通构造的端板连接节点和大承载力端板连接节点不能满足承载力要求,则需要采用受拉区布置12颗或16颗螺栓的超大承载力端板连接节点。为研究该类型节点受力性能,进行4个超大承载力端板连接节点足尺试件的单调加载试验,得到各节点试件的弯矩-转角曲线,分析不同螺栓直径、端板厚度和螺栓布置形式下各节点的抗弯承载力、转动刚度和受拉区螺栓拉应变增量分布的特点。结果表明,在试验试件构造条件下超大承载力端板连接节点的弯曲失效模式为端板屈服后螺栓失效,端板厚度对节点承载力影响明显;各螺栓的拉应变增量分布不均匀,角部螺栓对节点抗弯承载力影响较小,建议在设计中移除或仅按抗剪螺栓考虑;建议节点域屈服承载力仍按照现行规范计算,该类节点的等效受拉螺栓数量取为7。     

装配式外套筒-加强式外伸端板组件梁柱连接节点抗震性能试验研究

针对装配式外套筒-加强式外伸端板组件梁与柱连接节点试件进行低周往复加载、单调加载试验,研究节点的受力机制、破坏模式、承载能力、耗能能力、延性和刚度退化等抗震性能。研究结果表明：节点初始转动刚度随外套筒壁厚的增加而增大,当外套筒壁厚由12mm增大到14mm时,节点初始转动刚度增大约17%。增大外套筒壁厚延迟节点的刚度退化速度;梁与柱采用高强螺栓外伸端板组件连接,可以提高节点的变形和耗能能力。梁柱对拉螺栓连接产生一定的“对拉效应”,使节点具有较大的转动能力,试件转角均超过0.035rad,可以满足“强节点”和大震对连接节点转动能力的要求;但是过于显著的对拉效应,使节点产生滑移,滞回环由“弓形”过渡到“反S形”,节点的耗能能力下降。设计中应通过选择合理的螺栓直径和外套筒壁厚、合理控制对拉螺栓的伸长值、减少外套筒与柱壁间的加工误差等措施,提高节点的刚度以及耗能能力。     

装配式钢结构H形钢梁-钢管柱连接节点的力学性能研究

为进一步研究装配式钢结构H形钢梁-钢管柱连接节点的力学性能,以装配式钢管柱-组合螺栓连接节点试件为研究对象,利用ANSYS有限元软件对其进行了低周往复荷载作用下的抗震性能数值模拟分析。基于数据的整理和对比,分析节点试件的破坏模式、耗能能力、承载力、延性、刚度退化等力学性能。研究结果表明:由于对穿螺栓具有将钢梁上、下翼缘轴力直传至钢管柱对面的作用,在循环往复荷载作用下,钢管柱柱壁均出现"对称凹屈"现象,随后以梁端出现塑性铰丧失承载能力而破坏;节点承载力较高且耗能能力强,等效黏滞阻尼系数平均大于0.4;具有一定的塑性变形能力,延性系数均在3.0以上,表明该节点具有良好的抗震性能;节点的屈服和极限承载力会随着内套筒厚度的增加而显著增加,但同时也会降低节点延性、增大节点刚度退化程度;梁翼缘与外伸端板组件采用高强度螺栓连接会降低节点承载力和延性,增大耗能能力。研究成果将为装配式钢结构H形钢梁-钢管柱连接节点的研发和相关工程应用提供参考。     

自锁式高强螺栓T型件连接节点力学性能研究

为研究自锁式高强螺栓T型件连接节点受力性能,采用有限元分析软件ANSYS计算了14个T型件有限元计算模型,分析了T型件翼缘板厚度、螺栓中心至T型件腹板边缘距离、螺栓间距对T型件连接节点的抗拉承载能力及自锁式高强螺栓抗拉性能的影响。分析表明:自锁式高强螺栓破坏模式主要为外套管分肢发生挤压破坏,与高强螺栓存在一定区别。自锁式高强螺栓T型件连接节点破坏模式主要为翼缘板弯曲变形伴随螺栓外套管分肢挤压塑性弯折变形;自锁式高强螺栓外套管分肢挤压破坏。增加T型件翼缘板厚度可改善T型件连接节点抗拉承载力;随螺栓中心至T型件腹板边缘距离增大,自锁式高强螺栓的撬力和拉力随之增加,建议螺栓中心至T型件腹板边缘距离的取值不大于3d_0(d_0为螺栓孔直径)。自锁式高强螺栓与高强螺栓连接的T型件连接节点二者的抗拉承载力基本相同。     

螺栓球节点的静力及滞回性能研究北大核心CSCD

螺栓球节点广泛应用于网架及双层网壳中,属于典型的半刚性节点.在传统的设计与分析中,常忽略抗弯刚度而将其假设为铰节点,造成结构实际内力与数值计算结果出现偏差,因此有必要研究螺栓球节点的力学性能.利用ABAQUS软件建立了螺栓球节点的精细化模型,通过与已有试验结果的对比验证了模型的准确性;深入研究了不同参数下螺栓球节点的轴向与抗弯刚度及滞回性能.研究表明:当螺栓球节点受轴向压力作用时,套筒承受大部分作用力,节点的轴压刚度随螺栓直径和套筒厚度的增加而增大;当螺栓球节点受轴向拉力作用时,螺栓及锥头承受大部分作用力,节点的轴拉刚度随螺栓直径和锥头底板厚度的增加而增大;在同一拉弯及压弯应力比下,螺栓球节点在拉弯作用下的极限弯矩值高于压弯作用下的极限弯矩值,而拉弯及压弯作用下节点的初始刚度值相差不大;螺栓球节点的滞回曲线呈饱满的纺锤型,骨架曲线呈典型的“S”型,表明节点具有良好的延性、受力性能及耗能性能.     

冷弯薄壁型钢钢板-螺栓梁柱节点滞回性能与恢复力简化模型研究

本文采用数值方法对冷弯薄壁型钢钢板-螺栓连接节点静力性能进行研究,讨论了三种梁柱腹板宽度情况下螺栓间距、连接板厚度、腹板厚度和翼缘宽度等因素对此连接性能的影响。研究结果表明,梁柱腹板宽度、连接板厚度、梁柱腹板厚度是影响该连接节点静力性能的主要因素,而改变螺栓间距、梁柱翼缘宽度对节点的初始刚度和极限承载力的影响均不明显。结合数值分析结果,给出三种截面形式节点的设计构造建议。节点滞回性能研究结果表明:冷弯薄壁型钢钢板-螺栓连接节点的延性系数在3~4左右;节点的耗能系数随转角位移增加逐渐增加,其在地震中能较好的吸收和耗散能量;随着梁柱腹板宽度的增大,延性系数与耗能系数逐渐增大。最后在现有的恢复力曲线简化模型基础上,提出了改进的双线性模型,形式简洁并具有较好的精度。     

装配式矩形管结构——套筒节点力学性能分析

为了探讨与分析装配式矩形管结构——套筒节点力学性能的相关内容分析,应对新型内置可伸缩式套筒节点ANSYS有限元研究,对其极限承载力,荷载位移滞回性能分析,耗能性能,破坏模型与状态等分析深入探讨与分析.结果 分析得出:安装伸缩式内套筒结构,可加强套筒节点力学极限承载力和耗能性能.套筒节点力学表示出来良好的滞回性能分析.整体结构受力过大时,最初破坏区域由方管角部焊接位置开始逐步发展.位移加载环节中,高强度对拉螺栓预拉力施加面的拉力值随内套筒结构尺寸增大变化不显著.     

全装配式外套筒-加强式外伸端板组件梁柱连接节点抗弯承载力研究

提出全装配式外套筒-加强式外伸端板组件梁柱新型连接节点,通过理论分析、试验研究和有限元分析,确定了节点受力计算模型,推导出节点抗弯承载力理论计算式,并与有限元模拟值和试验结果进行比较,三者吻合较好,证明其具有合理性和良好的适用性。所提出的节点抗弯承载力计算方法可为该类节点的设计和计算提供理论工具。试验研究与有限元分析还表明,装配式外套筒-加强式外伸端板组件梁柱连接节点的屈服机制为:外套筒和柱壁内凹受压屈曲、外伸端板压屈、节点屈服;梁柱连接节点具有良好的耗能能力,增大外套筒厚度,节点屈服荷载增加,耗能能力提高。     

装配式钢框架梁柱节点抗震性能研究

针对两个不同厚度T型钢连接件连接的梁柱中跨半刚性节点,通过试验和有限元模拟方法,分析其螺栓预紧力变化规律、滞回性能和刚度退化。结果表明:在低周往复加载过程中,柱上的螺栓预拉力衰减较梁上螺栓的慢; T型钢厚度的增加,可提高节点的强度、刚度以及耗能性能,表明适当增加连接件厚度可以提高这类节点的抗震性能。     

波折腹板钢梁柱弱轴半刚性连接性能研究

为研究波折腹板钢梁柱弱轴半刚性连接的性能,采用有限元软件ANSYS建立三维实体有限元模型,对连接进行加载模拟,得到弯矩-转角曲线、最大荷载时的节点区位移和von Mises应力云图、端板及节点附近柱腹板应变和变形,分析连接的受力性能。讨论了梁腹板高度、端板厚度和螺栓直径对弯矩-转角曲线的影响。研究结果表明:与梁受拉翼缘连接处的端板及与节点区域柱上加劲肋附近的腹板变形是梁柱产生相对转动的主要因素;梁腹板高度对连接的初始转动刚度及抗弯承载力有显著的影响;当板厚度与螺栓直径较小时,端板厚度与螺栓直径的变化对节点连接性能有较大的影响;随着外荷载的增加,弯矩-转角曲线由线性特征转为非线性。     

超大承载力端板连接节点有限元分析和设计方法

超大承载力端板连接节点能够提供比普通构造的端板连接节点和大承载力端板连接节点更大的抗弯承载力,可以应用于大跨或重载钢结构中。由于超大承载力端板连接节点的螺栓拉力分布不均匀、端板受力状态复杂,现有的端板连接节点设计方法不能直接应用。此文建立超大承载力端板连接节点的有限元模型,通过已有试验验证模型的可靠性|利用有限元模型分析单调荷载下超大承载力端板连接节点的受力性能,提出弯矩作用下受拉区端板的屈服线模型和受拉区螺栓承担拉力的分布模型。在所提模型的基础上基于我国规范提出超大承载力端板连接节点的抗弯承载力设计方法。比较所提设计方法得到的节点抗弯承载力设计值与有限元得到的屈服承载力,在我国规范规定的高强度螺栓受拉极限状态条件下所提方法得到的设计结果偏于安全。     

T型钢连接梁柱半刚性节点承载力影响因素研究

T型钢连接梁柱半刚性节点在钢结构中的应用前景广阔。文章为了研究节点承载能力影响因素,利用有限元软件ADINA,建立了T型钢连接梁柱半刚性节点数值模型,研究了T型板破坏特征,通过建立T型板翼缘不同厚度模型,分析了翼缘厚度对T型钢连接梁柱半刚性节点极限承载力的影响。计算结果分析表明:T型钢厚度对节点极限承载力影响较大,当翼缘厚度增加时,节点极限承载力增大,但超过柱翼缘厚度后,不能充分利用T型板翼缘强度。     

钢框架梁柱连接节点转动刚度试验研究

为了探讨钢框架梁柱连接节点的转动刚度和破坏模式,针对常见梁柱节点类型,包括全焊接连接、外伸式端板螺栓连接、T型钢螺栓连接、上下翼缘及腹板角钢螺栓连接等,进行了单向加载试验研究。试验结果表明,各类节点的总转角均超过了0.05 rad,塑性转角均超过了0.04 rad;节点域剪切变形较大,特别是全焊接节点,使节点转动刚度显著降低;当连接较强时,框架梁可以在连接破坏之前形成塑性铰;当连接较弱时,连接件容易因过度变形而破坏。通过对试验数据的分类整理分析,梁柱节点总转角可以分成节点域转角和连接转角两大部分,给出了常见节点类型在弹性阶段的转角及转动刚度简化计算方法,并与试验结果进行了对比,计算结果与试验结果吻合较好。     

钢梁-混凝土墙全螺栓连接节点受力性能分析

采用ABAQUS对钢梁-混凝土墙全螺栓半刚性连接节点进行分析研究,结果表明,钢梁-混凝土墙全螺栓连接节点滞回曲线饱满,具有较好的耗能能力;节点的初始刚度和抗弯承载力随着角钢厚度、钢梁高度、抗滑移系数的增大而增大,随轴向力、螺栓孔中心到角钢长肢边的距离增大而减小。采用正交回归分析得到节点初始刚度与抗弯承载力公式。     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验与数值模拟

为研究不同螺栓强度等级对新型装配式半刚性混凝土梁柱节点抗震性能的影响,分别对螺栓等级为5.6级和8.8级的梁柱节点进行了足尺试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对现浇节点和5.6级螺栓连接的试验节点进行了数值模拟。结果表明:基于5.6级和8.8级螺栓连接的半刚性梁柱节点均具有良好的抗震性能和耗能能力,2组梁柱节点构件的刚度均随着位移等级的增加而逐渐降低,与5.6级螺栓连接的节点相比,8.8级螺栓连接的节点刚度退化速率较快,且正向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的85.42%,负向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的83.68%; 有限元模拟结果具有较高的准确性,能够很好地反映节点构件的抗震性能; 与现浇节点对比发现,现浇节点在耗能能力方面比试验节点好,但试验节点的极限承载力要优于现浇节点; 所得结论可为装配式半刚性梁柱结构的抗震设计提供依据,为新型装配式梁柱节点构件的发展及应用提供参考。     

铝合金框架T型件连接梁柱节点抗震性能研究

为研究铝合金框架T型件连接梁柱节点的抗震性能,对顶底T型件连接节点、柱间加肋顶底T型件连接节点和角型件连接对比节点进行循环往复加载试验,分析两类节点滞回性能、骨架曲线、延性、刚度退化和耗能能力等,通过有限元分析探讨轴压比、节点域厚度和连接件厚度等参数对节点抗震性能影响。研究结果表明,四组节点延性性能良好,其延性系数均在3.0以上,满足美国规范FEMA350延性设计要求。与角型件连接节点相比,T型件连接节点滞回曲线饱满,能量耗散系数高。柱间设置加劲肋可提高节点的安全储备。随着连接件厚度和节点域厚度的增加,节点极限承载力和刚度均有不同程度的提高,轴压比对节点承载力和刚度的影响较小。     

X形插板连接型钢结构梁柱节点受力性能

为提高采用梁柱栓焊连接节点的变电站的安装施工效率,考虑变电站钢结构受力性能特点,提出在方钢管柱4个角部的45°方向焊接柱端钢板,钢梁端部焊接梁端钢板,然后通过高强螺栓连接梁端钢板和柱端钢板形成一种新型X形插板连接型钢结构梁柱装配式节点。设计了4个具有不同梁端钢板厚度和螺栓直径的节点模型并进行了受力性能试验。采用ABAQUS软件建立了节点模型并验证了模型的准确性,基于校核后的节点有限元模型分析了柱端钢板厚度和螺栓数量对节点受力性能的影响。结果表明:节点破坏主要发生在钢梁与梁端钢板焊缝连接处; 增加梁端钢板厚度和螺栓直径能显著提高节点的转动刚度和承载力,但仍为半刚性连接节点; 增加柱端钢板厚度和增加螺栓数量可以减小柱端钢板的损伤,但对梁端钢板损伤几乎不产生影响,同时增加螺栓数量的设计方式还可以提高节点的承载力。