三维框架部分外包混凝土柱-型钢梁角钢连接半刚性节点抗震性能研究

为更贴近实际工程结构的使用情况,在三维框架中对部分外包混凝土柱-型钢梁角钢连接半刚性节点的抗震性能进行研究。试验设计了一榀三维框架缩尺试件,在低周反复水平荷载及恒定的竖向荷载下,通过对梁端、连接角钢和节点域的应变、位移数据的采集及处理,分析此类节点的破坏模式、滞回性能、角钢应变、节点域应变、节点转角及初始转动刚度。试验结果表明:角钢连接半刚性节点有较强的转动能力,有接近铰接节点的转动表现;角钢连接节点的延性优越、滞回性好,表现出优异的抗震性能;受到螺栓、角钢滑移的影响,顶底角钢节点滞回曲线存在微弱的捏缩现象,但总体比较饱满。     

部分包裹混凝土柱-型钢梁顶底角钢连接框架抗震性能研究

为研究部分包裹混凝土柱-型钢梁顶底角钢连接三维框架的抗震性能,对框架试件进行低周反复水平荷载试验,研究此类框架的破坏模式和承载力、滞回性能、延性等一系列抗震性能指标。研究结果表明:框架梁端屈曲明显,靠近角钢肢处出现塑性铰,顶底角钢变形严重;滞回曲线比较饱满,在各级循环荷载作用下承载力降低系数在0.95~0.99之间,框架强度退化稳定。节点位移延性系数在2.01~2.85之间,等效黏滞阻尼系数在0.35~0.46之间,满足抗震设计要求,框架具有良好的延性和耗能能力。顶底角钢连接节点的初始转动刚度在半刚性节点范围内,是延性较好的节点。     

带支撑的钢框架梁柱节点的力学性能研究

针对钢框架腹板双角钢梁柱半刚性节点连接受力复杂、强度和刚度影响因素多等问题,应用非线性有限元软件ANSYS对带有支撑和无支撑的这种半刚性节点进行了数值模拟,分析比较了支撑对梁柱节点区域应力分布的影响,应力应变分布特征以及承载力的变化。结果表明:钢框架腹板双角钢梁柱半刚性节点加上支撑后,较大幅度的提高了节点的刚度和承载力,有效的转移了塑性铰,反复荷载作用下的滞回曲线更加饱满,拥有更好的抗震性能。     

双腹板顶底角钢半刚性节点的滞回性能研究

运用非线性有限元软件ABAQUS,系统研究钢框架双腹板顶底角钢半刚性节点的滞回性能。在考虑材料非线性、几何非线性和接触非线性的基础上,对该半刚性节点进行位移控制的循环加载。并重点研究连接摩擦系数、角钢长度、角钢厚度、螺栓级别和直径、螺栓排列方式、螺栓预应力及钢材等级对节点承载力和滞回性能的影响。有限元分析结果表明:钢框架双腹板顶底角钢半刚性节点在循环荷载作用下具有良好的延性;角钢厚度、螺栓级别、直径和螺栓排列方式对节点的承载力和耗能性能影响明显,增大螺栓预应力,节点延性下降;钢材等级对节点滞回性能影响不明显。     

钢框架梁柱顶底角钢弱轴连接节点的滞回性能分析

基于目前对钢框架梁柱弱轴半刚性连接节点的研究现状,对顶底角钢弱轴连接节点进行了研究。首先通过ABAQUS模拟分析,在与试验对比验证的基础上,将一种新型节点域箱形节点作顶底角钢弱轴连接,设计7个试件,通过计算得到了在低周反复荷载作用下的弯矩-转角曲线、骨架曲线、耗能系数和初始刚度等节点参数,重点研究了角钢厚度、受拉角钢连接螺栓与角钢趾距离以及角钢肢长等设计参数对该种连接方式的工作性能的影响。研究发现:随着角钢厚度的增加,连接节点的承载能力、初始刚度和滞回性能明显提高,但抗震性能、耗能性能有所下降,随着受拉角钢连接螺栓与角钢趾的距离的增加,连接节点的承载能力、初始刚度和滞回性能均有所下降,但耗能性能有所提高,随着角钢肢长的增大,连接节点的承载能力随之降低,初始刚度和滞回性能变化不大,耗能性能变化也不明显。     

带腹板耳板的顶底角钢螺栓连接钢框架-中心支撑体系抗震性能研究

带腹板耳板的顶底角钢螺栓连接是一种装配化程度较高的半刚性节点。为探讨不同支撑类型下半刚性钢框架-中心支撑结构的抗震性能,基于带腹板耳板的顶底角钢螺栓连接,对两榀带有交叉形中心支撑或人字形中心支撑的半刚性钢框架试验试件进行了拟静力试验,研究其在低周往复荷载作用下的滞回性能、承载能力及破坏机制。利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行数值模拟分析,与试验结果进行对比并说明了误差产生的原因。研究结果表明:半刚性钢框架-支撑体系采用交叉形支撑或人字形支撑时均表现出良好的抗震性能,钢框架与支撑体系协同工作性能良好;支撑先于钢框架破坏,结构具有两道抗震防线;支撑体系为结构整体提供了80%～82%的侧向刚度;该体系采用人字形支撑时比采用交叉形支撑表现出更好的耗能能力。     

钢纤维泡沫混凝土板填充墙-钢框架滞回性能研究

将足尺寸钢纤维泡沫混凝土复合墙板与半刚性连接节点钢框架组成的钢框架-墙板结构与空框架结构进行对比,对其分别进行相同试验条件下的水平拟静力荷载试验。通过分析试验现象和数据得到两组框架的滞回曲线、骨架曲线。结果表明:足尺寸钢纤维泡沫混凝土复合墙板增强了结构的整体受力性能,钢框架-墙板结构比空框架结构的耗能能力强、刚度增大、刚度退化缓慢、延性系数不变、极限承载力提高45%、自振周期降低20%以上,同时半刚性连接的梁柱节点可以增强结构的整体抗震性能。     

钢框架梁柱角钢节点连接的抗震性能试验研究

通过对钢框架梁柱角钢连接在循环荷载作用下节点滞回性能的试验研究,分析了普通螺栓角钢连接以及高强螺栓角钢连接这两种连接类型的刚度、承载能力和延性特征,并讨论了两种连接类型的差别。从试验中还可以得出,腹板角钢对连接的承载力有明显改善,在计算连接抗弯承载力时应考虑腹板连接的影响。     

弱轴顶底角钢连接滞回性能的非线性有限元分析

在钢框架结构中,弱轴连接与强轴连接同样普遍[1],目前对钢框架强轴连接的研究较多,但弱轴连接的研究资料却十分匮乏。因此,本文作者采用有限元方法,先对弱轴顶底角钢连接在单向加载下的性能进行非线性分析,并与文献[1]中试验结果对比。再设计6个试件,采用多线性随动强化材料模型,研究该节点在往复荷载作用下的滞回性能。着重分析角钢厚度、柱腹板厚度对其滞回性能的影响。研究结果表明,弱轴顶底角钢节点属于典型的半刚性连接,连接刚度较小,节点延性较好,有一定的耗能能力。     

空间梁柱半刚性节点弱轴连接的循环荷载试验

介绍了两种三维空间半刚性节点弱轴梁在循环荷载作用下的滞回性能试验过程与结果,分析了边柱和角柱弱轴顶底角钢连接的滞回性能、延性特征,另外考察在空间荷载的作用下弱轴和强轴的相互影响,为三维空间高级分析理论提供试验依据。     

半刚性连接组合梁框架足尺模型模拟地震振动台试验

为了研究半刚性连接组合梁框架在地震作用下动力特性以及破坏模式,为半刚性框架抗震设计及在地震区的使用提供依据,进行了1个足尺半刚性连接组合梁框架结构模型振动台试验研究。通过试验,分析了小震、中震和大震作用下半刚性连接组合梁框架结构的动力特性、位移反应、加速度反应、半刚性组合节点内力反应、结构破坏模式。研究结果表明:半刚性连接组合梁框架具有较好的抗震性能,在罕遇地震作用下(1.20g),整体结构仍然没有明显损坏,结构破坏形式为半刚性组合节点和柱脚处产生较大塑性变形,半刚性连接框架结构完全可以在高抗震设防烈度地区使用。对试验框架建立有限元分析模型,进行结构的非线性动力时程分析,计算结果与试验结果较为接近。     

半刚性钢框架滞回性能的数值模拟分析

利用有限元分析软件ANSYS对单腹板角钢连接、双腹板角钢连接、顶底角钢连接、带双腹板的顶底角钢连接四种不同连接方式的钢框架进行非线性有限元分析。采用Kishi-Chen幂函数模型和COMBIN 39单元模拟半刚性连接的非线性行为。通过比较四种不同连接方式钢框架的滞回曲线,探讨半刚性连接方式对钢框架耗能能力的影响,为半刚性连接钢框架的设计提供参考。     

半刚性连接钢框架变形的有限元研究

应用大型有限元程序ANSYS建立模拟钢框架梁柱节点半刚接的模型,施加荷载并进行了计算,通过对半刚性节点连接钢框架的变形分析,总结出半刚性连接框架节点的不同刚度值对框架变形的影响。结果表明,半刚性框架节点刚度的大小将直接影响结构的变形大小。     

半刚性连接钢框架水平侧移的简化计算

以一榀半刚性钢框架模型为例,在某些假定条件下,导出了其在水平荷载作用下的弹性侧移公式,并与刚性钢框架在水平荷载作用下的侧移公式进行比较,引入框架梁名义线刚度的概念,提出了在半刚性钢框架设计中采用框架梁名义线刚度来考虑连接初始刚度对框架水平侧移的影响.     

半刚性连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

通过对半刚性连接框架-钢板剪力墙结构在水平反复荷载作用下的试验研究,得到了结构的滞回曲线、延性指标、水平刚度、梁柱应变、转角及各关键部位的变形。从耗能能力、刚度退化、承载力、延性等方面分析该种结构的抗震性能和耗能机理;依据应力分布、梁柱转角研究半刚性节点与钢板剪力墙的相互影响效果;分析结构的内力转换和破坏模式。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能性能;半刚性节点在反复荷载作用下没有明显变形,节点刚度退化小,框架和钢板剪力墙协同工作良好;梁柱半刚性连接弱化了结构的整体刚度,框架自身承担的水平荷载有限;破坏模式为内填钢板剪力墙局部撕裂,拉力带作用明显,钢框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰,框架整体呈弯曲破坏模式。图12表4参10     

无支撑半刚性连接钢框架的简化分析

用变刚度的螺旋弹簧模拟梁柱节点半刚性连接的弯曲特性 ,建立了半刚性连接钢框架梁单元的刚度矩阵。通过分别引入横梁修正线刚度和修正转动刚度 ,将等效代替框架法和无剪力分配法推广应用于无支撑半刚性连接钢框架的结构分析 ,其计算十分简便     

基于有侧移半刚性连接框架理论的无支撑模板支架稳定承载力分析及试验研究

在考虑节点半刚性性质的基础上,利用有侧移三层柱的框架模型推导有侧移半刚性连接钢框架中柱的计算长度系数方程,并将这一方法引入无支撑扣件式模板支架稳定承载力计算中,将模板支架的整体稳定简化成立杆的稳定,进而得到无支撑扣件式模板支架的理论稳定承载力。利用ANSYS软件,考虑直角扣件的半刚性性质,建立了6组不同搭设情况下无支撑扣件式模板支架的有限元模型,对其稳定承载力及失稳情况进行分析。对照有限元模型的搭设情况,对模板支架进行试验研究,得到相应的稳定承载力,试验结果与有限元结果基本吻合。将理论计算结果与试验及有限元分析结果进行对比可知,在其他搭设参数相同的情况下,模板支架的整体稳定承载力随步距、立杆间距的减少而提高,而且理论计算结果更加偏于安全,进一步说明有侧移半刚性连接框架理论在无支撑扣件式模板支架稳定承载力计算中的可行性及适用性,并可以考虑将此理论应用到规范中,为今后对扣件式模板支架稳定承载力的进一步分析及研究提供理论参考。     

T型钢梁柱连接受力性能研究

T型钢是典型的半刚性连接之一,目前已初步应用在工程实践中。对T型钢连接进行非线性有限元分析计算,得到了剖分T型钢连接作为钢框架中主要抗弯构件拥有相当高的强度和刚度以及良好的延性。对T型钢梁柱连接在钢框架中的应用提供一定的理论依据。     

轮扣式钢管支模架节点连接性能试验研究

设计轮扣式钢管支模架节点半刚性水平力加载试验。选用3组试件,通过对试验现象和所得数据的分析及与扣件式钢管脚手架节点刚度的对比分析,得到结论:轮扣式钢管脚手架节点具有典型的半刚性连接特性,轮扣式钢管脚手架节点的半刚性受不同搭设间距的影响较小;当节点弯矩在控制弯矩的20%以下时,节点的初始连接刚度变化波动略大;当超过20%时,节点连接刚度曲线趋于稳定一致;得到的3组试件节点的连接刚度相当于扣件式钢管脚手架在扣件拧紧力矩40 N.m时的连接刚度。轮扣式钢管脚手架连接稳定性好,搭设质量优于传统的扣件式钢管脚手架。