钢框架梁柱刚性连接节点有限元分析

分析了美国北岭地震和日本阪神地震中节点脆性破坏的原因,介绍了几种抗震性能较好的节点连接形式,并通过对钢框架梁柱刚性连接节点中的普通型、狗骨式和腹板开孔型节点进行有限元分析,得到了这3种节点在弹性阶段和弹塑性阶段的应力发展状况及应力分布。     

采用腹板开圆孔梁柱节点的钢框架足尺模型抗震性能试验研究

腹板开圆孔节点是一种新型削弱型节点,文中介绍了采用腹板开圆孔节点的钢框架足尺模型拟动力、拟静力试验,其中拟动力试验主要是研究钢框架的地震响应,拟静力试验主要考察结构的破坏形式。试验结果表明试验模型能够满足现有规范的相关要求,并没有因为腹板开圆孔节点的使用而降低结构的整体性能。测得的梁翼缘板应变分布规律说明由于腹板开圆孔削弱,塑性区外移到梁削弱处,随着地震输入能量的增加,削弱处的应变也急剧增加。在拟静力试验中腹板开圆孔节点的破坏形式是削弱处梁翼缘、腹板的局部变形;而传统全焊型节点,塑性区始终处于梁柱连接处,其破坏形式可能是梁柱连接焊缝的断裂。通过试验实测结果与数值分析结果的对比可以看出,在弹性阶段,采用腹板开圆孔节点的钢框架与等截面传统钢框架的地震响应相差很小,但进入塑性后,两者差异增大,有必要对腹板开圆孔节点的动力简化模型进行研究。     

新型钢框架梁柱节点连接综述

对几种国内外设计研究常用的新型钢框架节点种类与构造进行了介绍,其中以国内学者的相关研究为主线,从削弱式梁柱节点、加强型梁柱节点、高耗能式梁柱节点、可恢复式梁柱节点等。从新型梁柱节点四大类型研究入手,以及另外几种新型梁柱节点形式,有扩翼式、蜂窝式等新型节点。从受力性能、滞回曲线、抗震性能等主要三个方面,进行了对比研究分析阐述,以及对未来钢框架结构体系中新型梁柱节点连接形式的发展趋势提出了一些构想和展望。     

梁柱刚性连接节点研究

介绍了梁柱刚性连接节点的概况,结合美国北岭地震和日本阪神地震中节点破坏的现象,分析了目前梁柱刚性连接节点存在的问题。最后根据最新的国内外研究成果,总结了新型梁柱刚性节点形式——狗骨式节点,并提出了一种较理想的狗骨式节点。     

新型钢框架梁柱节点抗震性能试验研究

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则，按照有效控制梁上塑性铰位置的思路，采用在梁腹板进行开孔削弱的节点形式促成塑性铰的形成，进行了反复荷载历程下的五组试件破坏试验，测试了构件相关的力学性能，探讨了梁柱节点的滞回性能及其极限承载力。结果表明，采用腹板开孔的构造形式，可以控制节点处的塑性铰形成位置，降低了连接焊缝发生脆性破坏的可能性，较大程度地改善了节点抗震性能。     

型钢混凝土梁柱节点的研究现状

分析了当前较常用型钢混凝土梁柱节点的构造形式、受力性能和影响因素。根据已有的节点试验资料 ,对国内关于节点抗剪承载力计算公式———特别是《钢骨混凝土结构设计规程》(YB 90 82 - 97)和《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ 138- 2 0 0 1)规定的计算公式进行分析比较 ,进而指出了我国型钢混凝土梁柱节点研究中的不足。     

新型钢框架梁柱节点延性性能试验研究

根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则 ,按照有效控制梁上塑性铰位置的思路 ,采用在梁腹板进行开孔削弱的节点形式 ,通过开孔位置与大小控制节点处的塑性铰形成位置 ,进行了反复荷载历程下的 5组试件破坏试验 ,探讨了梁柱节点的滞回性能、节点破坏模式及其极限承载力 ,并进行对比分析。研究结果表明 ,采用腹板开孔的构造形式 ,可以大大缓解节点处的高三轴应力状态 ,降低连接焊缝发生脆性破坏的可能性 ,改善节点延性性能。     

带狗骨削弱盖板的自复位预应力梁柱节点静力性能研究

基于控制损伤的思想,提出了一种带狗骨削弱盖板的自复位预应力钢框架梁柱节点,其构造由带悬臂梁段的圆钢管柱、结构梁段、狗骨削弱盖板、预应力拉索以及高强螺栓群组成,可实现现场快速装配。通过控制狗骨削弱盖板厚度以及预应力拉索初始预拉力大小等参数,研究节点的耗能性能以及震后修复情况,寻求合理的影响因素。对4个新型自复位预应力梁柱节点算例进行了数值模拟分析,获得了节点的荷载-位移曲线、应力分布曲线以及预应力拉索索力变化曲线等数据,分析节点狗骨削弱盖板厚度以及拉索初始预拉力大小对节点复位能力的影响规律。研究表明:在达到预期自复位效果的前提下,具有狗骨削弱盖板的节点相比于无翼缘盖板的节点具有更好的耗能能力,可有效降低结构的塑性损伤,确保梁柱等主体构件不发生破坏;同时,狗骨削弱盖板厚度与拉索初始预拉力大小的不同组合关系,将会影响节点的复位模式。     

钢框架梁柱腹板削弱式节点的参数对比分析

通过对腹板开孔式节点受力性能的影响参数圆孔孔心距柱翼缘距离d及圆孔的半径R进行不同的组合建立节点有限元模型,将其与未经削弱的标准节点进行对比分析,从而得出腹板削弱节点合理的削弱参数。     

弱轴连接的梁柱狗骨式节点性能研究

在钢框架中梁柱弱轴连接同强轴连接一样普遍,其理论分析和设计更为困难,研究其节点的性能具有重要的理论意义和重大的工程应用价值.狗骨式节点是针对传统刚性节点延性不容易保证、容易发生脆性断裂的缺陷提出的一种新型节点.考虑几何、材料和接触3种非线性的ANYSYS有限元软件,对弱轴连接的梁柱狗骨式节点在单向和循环荷载作用下的受力特点及抗震性能进行研究.结果表明:通过对靠近节点处梁翼缘的适当削弱,可以使得在结构刚度和强度降低较小的情况下,节点的延性显著增加;使地震作用下塑性铰偏离脆弱的节点焊缝,出现在具有较大延性的梁端,以充分发挥钢材的塑性性能.     

LY315钢材带悬臂梁段拼接梁柱节点抗震性能试验研究

带悬臂梁段拼接梁柱节点是我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》推荐的节点设计形式之一,为研究LY315钢材带悬臂梁段拼接梁柱节点的抗震性能,开展了高强度螺栓抗滑移系数试验及梁柱节点循环加载试验,试验获得了该类型节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及延性系数等,探讨了悬臂梁段长度对该类型节点抗震性能的影响。试验研究结果表明：对于LY315钢材,采用钢丝刷清除浮锈的表面处理方式所得螺栓抗滑移系数为0.29;以此钢材制作的带悬臂梁段拼接梁柱节点试件滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;3个试件在加载终止时转角均超过0.04rad且试件的延性系数均大于4,表明该类型节点具有良好的变形性能及延性;随着悬臂梁段长度的增加,试件的累积耗能能力有所降低,这是螺栓的滑移耗能造成的;随着悬臂梁段长度的增加,节点的承载力则略有提高,而悬臂梁段长度的变化对试件的延性及刚度退化影响不大。     

腹板开洞型梁柱节点性能研究

采用ANSYS非线性有限元方法对腹板开洞型节点进行了分析研究，得到了不同开洞半径的节点在荷载作用下的Von Mises应力分布、塑性区分布、弹性极限承载力及剪力分布，并与标准型节点的性能进行了对比分析。     

采用马氏体镍钛形状记忆合金螺杆的钢框架梁柱节点滞回性能试验研究

为研究采用马氏体镍钛形状记忆合金螺杆的钢框架梁柱节点力学性能和耗能能力,对马氏体镍钛形状记忆合金材料进行了单调拉伸和形状记忆效应试验,对采用马氏体镍钛形状记忆合金螺杆的梁柱节点进行了拟静力试验和加热修复后的再次试验。研究结果表明：镍钛合金具有较大的可回复应变,从而能够适应节点不同程度损伤状态的性能修复要求;采用马氏体镍钛形状记忆合金螺杆的钢框架梁柱节点具有稳定的滞回性能和耗能能力;节点具有后期强化效应,能够一定程度上弥补或消除节点部位受损元件引起的节点性能退化;镍钛合金独特的形状记忆效应和优越的疲劳性能确保了镍钛形状记忆合金螺杆的可重复使用和复原节点性能的能力;螺杆应变过大将导致形状记忆效应衰退,加热修复后将产生残余变形。最后,通过与角钢连接和钢螺杆连接的钢框架梁柱节点的性能对比分析,发现采用马氏体镍钛形状记忆合金螺杆的钢框架梁柱节点具有更好的延性和能量耗散能力。     

竖向支撑对延性节点钢框架抗侧移能力的影响

首先比较分析了狗骨式和普通式节点钢框架的抗侧移情况,其次考虑了四种布置模式竖向支撑并着重对狗骨式节点钢框架进行了Etabs有限元分析,通过比较各种计算分析结果,提出强化狗骨式节点钢框架抗侧移能力的措施。     

装配式混凝土框架节点基本性能研究进展

装配式混凝土框架结构是目前国内外应用和研究最多的工业化结构体系之一,其核心部位为梁柱连接节点。连接节点的构造方式及其抗震性能不仅影响装配式结构的施工效率而且直接决定了框架结构整体的抗震表现。从三个方面系统梳理了国内外关于装配式混凝土框架节点的研究进展： 1） 试验研究方面,归纳总结了装配式框架节点的几类常用连接类型和构造方式,并着重介绍了几种新连接方式、新材料运用和新设计理念在装配式节点中的应用,以及相关试验结果; 2） 数值模拟方面,介绍了目前常用的两类模拟方法,基于宏观梁柱单元的模拟方法和基于三维实体单元的模拟方法,指出了各自的优点与不足; 3） 设计方法方面,总结了各国关于装配式混凝土框架的设计方法,比较了规范间的差异。通过梳理装配式混凝土框架结构的发展现状、局限以及应用前景,对提高我国装配式混凝土框架结构设计水平和推广装配式混凝土结构的工程应用,具有重要参考意义。     

低周往复荷载作用下可变梁高装配式钢框架节点力学性能研究

在传统螺栓连接节点的基础上,提出一种可根据梁高在一定范围内调节节点连接高度的可变梁高装配式钢框架节点,适用于节点所连钢梁高度出现小范围变化时的情况。结合4个足尺试件在低周往复荷载作用下的试验研究及有限元分析,对采用不同L形连接件加强构造以及梁 柱连接对中方案时,节点的失效模式、滞回性能以及L形连接件的滑移情况进行了分析。结果表明,L形连接件的刚度将改变节点的受力性能,其椭圆螺栓孔构造会使节点在受力时产生一定的滑移,但该滑移对节点滞回性能的影响不明显;可忽略梁 柱连接对中方案对节点受力性能的影响;通过提高L形连接件的刚度,可使节点具有良好的滞回性能以及设计所期望的破坏模式;文中所采用的有限元分析方法可有效模拟节点滞回性能。该类节点可方便地应用于轻型装配式钢框架结构。     

延性钢框架设计方法研究

介绍了1994年美国Northridge地震和1995年日本Kobe地震中钢框架结构断裂模式,指出利用钢框架结构梁柱新型延性节点进行延性设计是预防脆性断裂的主要途径;然后讨论了钢框架非线性分析的各种方法,以及钢框架延性设计的步骤和注意事项。