Q690高强钢端板连接梁柱节点抗震性能试验研究

对3个齐平式端板螺栓连接节点试件进行低周反复荷载试验,其中1个为普通钢端板节点试件,另2个为Q690高强钢端板节点试件。通过改变端板和柱的尺寸与材料,得到普通钢与高强钢端板节点、刚性柱和非刚性柱节点的性能差别,并与欧洲规范EC3的计算结果进行对比。结果表明：Q690高强钢端板节点的受弯承载能力比Q345钢端板节点高30%,但因其端板弹性变形能力较强,易于导致螺栓破坏,因此,需提高螺栓的承载力以提高其延性;刚性柱节点的受弯承载能力与非刚性柱节点基本相同,但其转动能力、延性、耗能能力等抗震性能明显优于非刚性柱节点;EC3组件法普通钢节点承载能力的预测公式可直接用于高强钢端板节点,但转动刚度及破坏模式的预测方法并不适用于高强钢端板节点。     

装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点#br# 抗震性能试验研究

针对装配式梁柱外环板高强螺栓连接节点抗震性能开展了拟静力加载试验,研究节点试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能、刚度退化等抗震性能指标;并对影响节点试件抗震性能参数进行分析;研究节点试件层间位移角及转动能力;提出节点恢复力计算模型。研究结果表明：节点试件失效模式为外环板与梁翼缘连接螺栓剪断、梁翼缘钢板断裂、外环板与柱连接处焊缝开裂3种形式;4个节点试件的滞回环面积较为饱满并呈“Z”形,具有较强的耗能能力;4个节点试件均有显著的刚度退化现象,下降坡度平缓;4个节点试件的层间位移角为0.09～0.12rad超过抗震规范的要求,表明节点具有良好的转动能力和延性性能;外环板的厚度和宽度对节点抗震性能有一定影响;提出的节点恢复力计算模型与节点试件的试验曲线吻合较好。     

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。     

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。     

工厂加工制作的特殊构造梁柱节点抗震性能试验研究

为研究工业用途的某特种钢结构的抗震性能,选取其中3个特殊构造梁柱节点,即柱强轴方向带悬臂梁段的端板螺栓节点(试件I)、柱强轴方向有梁的弱轴方向异型盖板焊接节点(试件II)、柱强轴方向无梁的弱轴方向异型盖板焊接节点(试件III),制作足尺试件,进行循环荷载作用下的拟静力试验,研究端板连接、空间加载制度以及特殊的构造形式对节点破坏形态、承载力、塑性转角、延性及耗能能力的影响。试验结果表明:3种形式节点试件的梁端最大塑性转角均能达到0.025 rad,位移延性系数大于4.0,累积塑性转角可达最大塑性转角的20~30倍,承载力可达到梁全截面塑性承载力的1.0~1.3倍;试件II的最大层间位移角达到0.035 rad,最终因梁中发生局部屈曲而破坏,而试件I和试件III的最大层间位移角可达0.040 rad,满足美国钢结构抗震设计规范中对特殊抗弯钢框架梁柱节点转动能力的限值要求,破坏形态分别为螺栓拉断、盖板出现延性开裂。研究结果表明,试件II和试件III抗震性能良好,试件I因端板螺栓连接承载力不足,导致其耗能能力较差,因此需从设计上加以改进。     

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。     

胶合木梁柱角钢混合连接静力与抗震性能试验研究

为解决传统的木结构销栓连接刚度低、震后可恢复功能弱等问题,将钢结构梁柱翼缘角钢连接方法应用于木结构,提出了一种胶合木梁柱角钢混合连接形式。为研究此类木结构节点的静力与抗震性能,对节点试件进行了单调与低周反复荷载试验。研究结果表明：当梁柱截面尺寸分别为135mm×420mm和150mm×350mm,连接角钢规格为∟180×110×12时,胶合木梁柱角钢混合连接的极限弯矩达到95.3kN·m,最大转角接近0.096rad,初始刚度达4073kN·m/rad。低周反复荷载作用下,混合连接的变形能力与延性良好,梁端弯矩-转角滞回曲线呈反“S”形,角钢屈服后的大变形使其短肢底部与柱面产生了明显的分离,滞回曲线出现捏缩效应;角钢的短肢翘曲严重,从而使混合连接的耗能能力和等效黏滞阻尼系数均下降。     

梁翼缘二次削弱型端板连接节点滞回性能研究

通过对梁柱外伸端板连接滞回性能的分析,根据梁翼缘一次狗骨式削弱型端板连接的特点将削弱截面扩大,提出采用两个狗骨式削弱形式的新型梁柱外伸端板连接节点形式。利用ABAQUS对该新型节点进行滞回性能分析,探讨二次削弱截面的削弱位置、削弱长度以及削弱深度对于节点滞回性能的影响,给出梁翼缘二次削弱型端板连接节点构造参数的取值方法。结果表明:梁翼缘二次削弱型端板连接节点较传统梁翼缘一次狗骨式削弱型端板连接节点具有良好的耗能性能,同时能够有效降低等效塑性应变,实现更好的抗震性能,该类型梁翼缘二次削弱型端板连接节点具有更好的工程应用前景。     

梁柱半刚性端板连接节点受力性能分析

对外伸高强螺栓端板连接节点的受力特性进行了分析，介绍了初始连接刚度的计算。通过分析，认为初始刚度与节点的构造有关，尤其是与连接件的抗弯刚度、板厚、以及螺栓的间距影响有关。     

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。     

FE model of beam-to-column extended end-plate joints

The rotational behaviour of steel end-plate connections can be studied using the finite element method for the following three reasons: 1) such models are inexpensive and robust; 2) they allow the understanding of local effects which are difficult to measure accurately physically; and 3) they can be used to generate extensive parametric studies. This paper presents a full three-dimensional ANSYS finite element model of steel beam to column bolted extended end-plate joints for use to obtain their behaviour. The model includes: contact and sliding between different elements; bolt pre-tension; and geometric and material non-linearity.The model was calibrated and validated with experimental results found in the literature and with the model proposed by Eurocode 3. The results from the finite element analysis were verified by comparing the obtained moment-rotation curve of the joint. The procedure for determining the moment-rotation curve using finite element analysis is also given, together with a brief explanation of how the design moment resistance and the initial rotational stiffness of the joint are obtained.     

木结构钢板螺栓连接节点承载力计算分析及试验研究

为便于木结构工程设计,提出了钢板螺栓连接承载力计算式,并提出了受弯螺栓连接节点承载力上限和下限的计算方法。设计制作了钢填板螺栓连接节点试件,并进行了复合受力节点承载力试验研究。试验结果表明,各受力工况下试验节点的承载力平均值均介于所计算的承载力上、下限之间,且基本等于所计算的承载力上、下限的平均值。从而验证了所提出的钢板螺栓连接承载力计算式和连接节点承载力计算方法的正确性和适用性,为设计提供了可靠依据。     

箱形柱-工形梁端板连接节点试验研究

预制装配式钢框架中箱形柱与工形梁之间采用螺栓连接会存在一定的施工困难,为此,提出了一种箱形柱与工形梁之间采用端板连接的节点形式及其3种预制方法,进行了1个足尺节点试件的单调加载试验和3个分别采用侧面开窗、正面开窗和中间截断预制方法的足尺节点试件的循环加载试验。测得了加载过程中各节点的弯矩、转角、层间位移角和主要截面的应变分布,分析了该种节点的承载力、刚度、转动性能、耗能能力和失效模式,对比了3种不同预制方法对节点受力性能的影响。研究结果表明：采用不同预制方法的节点,其力学性能相似,都具有较大的转动刚度和延性,节点转角主要受端板相连的柱壁板的鼓曲影响;所采用的3种预制加工方法均可以满足节点抗震设计要求,但在实际工程中建议优先采用性能更好的侧面开窗或中间截断加工方法。     

折线形钢箱柱节点受力性能试验研究

对折线形钢箱柱节点进行了1:3缩尺模型力学性能的试验研究和非线性有限元分析。试验研究包括设计荷载作用下的验证试验和极限承载力试验。试验结果表明：在设计荷载作用下,折线形钢箱柱节点始终处于弹性阶段,极限承载力试验中,折线形钢箱柱节点的受力最不利部位为节点水平段与节点下段交接区域,该部位的内转折点处存在应力集中但未发生明显的局部屈曲现象;分析结果表明：有限元计算结果与试验结果吻合良好,从而验证了理论分析与原型结构设计的正确性;因此,在构造合理和焊缝质量优良的前提下,折线形钢箱柱节点可以应用于承重结构中。图16表1参12     

带翼缘钢填板-螺栓连接胶合木梁-柱节点转动性能试验研究

针对钢填板-螺栓胶合木梁-柱连接节点易发生木材横纹劈裂脆性破坏的问题,提出在钢填板上下端增设翼缘以降低木材横纹拉应力或约束木材横纹裂缝扩展,形成带翼缘钢填板-螺栓连接胶合木梁-柱节点形式。通过对其进行单调加载试验,获得了该连接节点的弯矩-转角关系曲线,对比分析了该类连接节点和采用不同加固技术的普通钢填板-螺栓连接节点的受弯承载力。研究表明：带翼缘钢填板-螺栓连接节点具有良好的变形能力,其相对受弯承载力较普通钢填板-螺栓连接节点提高最多可达129%,且高于采用自攻螺钉、碳纤维布和交叉胶合木等技术加固的普通钢填板-螺栓连接节点的受弯承载力。     

足尺钢梁柱刚性连接节点抗震性能试验研究

通过10个不同连接构造的足尺钢梁柱刚性连接节点的试验,研究了标准栓焊连接节点、标准全焊连接节点、梁翼缘加强型节点、梁翼缘局部削弱型节点以及梁贯通型节点在梁端往复荷载作用下的破坏过程、破坏形态、承载力和塑性变形能力等抗震性能。试验结果表明,梁翼缘局部切割削弱和梁翼缘加盖板节点的梁的极限塑性转角大于0.03,梁贯通型节点、梁下翼缘加腋节点和梁翼缘打孔节点的梁的极限塑性转角大于0.02,其余类型节点的都小于0.02。对实测的梁翼缘和腹板的应力分布的分析表明,梁根部翼缘处于三向应力状态,是其脆性断裂破坏的原因之一。建议钢框架梁柱连接优先采用梁翼缘加梯形盖板节点和梁下翼缘加腋节点。     

钢结构应力腐蚀对承载力的影响分析

在介绍应力腐蚀相关概念的基础上,重点论述了钢结构应力腐蚀对承载力的影响,并给出了应力腐蚀断裂的可能性判断依据,以促进钢结构应力腐蚀的研究发展,防止钢结构应力腐蚀的发生。