方钢管混凝土柱隔板贯通式节点力学性能研究

以方钢管混凝土柱隔板贯通式节点的力学性能为研究对象,采用ABAQUS进行模拟并得到拉伸全过程曲线,比较节点在不同构造形式下的受力性能差异。研究表明,倒圆角型节点具有较高的承载力和良好的延性。     

钢管混凝土隔板贯通式节点的性能

隔板贯通式节点是一种新型钢管混凝土柱—钢梁连接形式。以中海广场为工程背景,进行了钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点的拟静力试验,并结合数值模拟结果对该类节点的性能进行了研究。试验结果表明,钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点具有较好的刚度、承载能力和延性,能够满足“强柱弱梁,强节点弱构件”的抗震设计原则。数值模拟与试验结果相吻合,可以采用本文所建立的数值模型模拟钢管混凝土柱钢梁隔板贯通式节点的性能。采用数值的方法,重点研究了隔板尺寸对该结点性能的影响,并提出设计建议。     

方钢管混凝土柱隔板贯通节点静力拉伸试验及有限元分析

对于方钢管混凝土柱隔板贯通节点,通过静力拉伸试验和非线性有限元模拟,考察隔板贯通节点的承力机制和破坏形式。结合荷载-位移曲线、试件承载力等数据结果对比,验证有限元模拟与静力拉伸试验结果的一致性。对于静力拉伸荷载作用下的隔板贯通节点,其破坏形式表现为钢梁破坏、焊缝破坏或节点域破坏;钢梁传来的拉伸荷载在节点域内主要依靠方钢管柱壁和隔板传递;方钢管柱壁的塑性区主要集中在柱壁与贯通隔板相交线处附近;贯通隔板的塑性区,主要集中在隔板浇筑孔中心与透气孔中心的连线、透气孔中心与方钢管柱壁角部的连线附近。     

钢管混凝土柱-钢梁隔板贯通节点内孔径分析

采用有限元软件ANSYS对钢管混凝土柱一翼缘削弱钢梁隔板贯通节点的内孔径大小进行分析。在参照有关文献推荐标准的基础上,验证该节点内孔径的取值范围。结果表明：当内孔径大小范围D-br≤d≤bd-bt,时对节点的受力性能影响不大。但当内孔径继续增大,节点在循环荷载下会提前破坏。     

方钢管混凝土柱-H形钢梁不同构造隔板贯通节点力学性能研究

为研究具有不同连接形式、隔板厚度和外伸长度的隔板贯通节点的力学性能,使用ABAQUS对不同构造节点进行数值模拟研究。基于试验结果验证了建模方法的准确性,并分别建立了全焊接、腹板栓接-翼缘焊接、下栓上焊、全螺栓四种连接形式的隔板贯通节点模型,对比了不同连接形式节点的力学性能,对产生差异的原因进行了机理分析。并进一步针对下栓上焊连接形式节点的隔板厚度、外伸长度对力学性能的影响进行了参数化分析。研究发现,具有翼缘螺栓连接形式的节点承载力更高且塑性铰远离节点核心区,基于此且考虑到施工因素,认为下栓上焊的连接形式具有显著优势;隔板过薄或隔板外伸长度过长均会降低该种节点的承载力和延性,隔板也会发生明显变形导致在核心区形成塑性铰,劣化节点受力性能。推荐工程中采用的隔板厚度宜比钢梁翼缘厚度厚3mm左右,隔板外伸长度宜控制在50~75mm。     

双向贯通式钢管节点力学性能的试验研究

介绍了双向贯通式节点在轴拉 (压 )、弯扭作用下的足尺节点试验研究。试验结果表明 ,该节点有明显的应力集中现象 ,应在强度设计中留有余地。通过对不同构造节点的有限元分析可知 ,增加节点域板件厚度是提高节点力学性能的有效方法。     

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。     

方管柱-H型钢梁隔板贯通式节点抗震性能的研究

方管柱和H型钢梁采用隔板贯通式连接而成的钢框架成为多高层建筑的结构体系的一种良好的选择,在我国还没有设计准则可循。为了促进方管柱-H型钢梁隔板贯通式节点的应用,在试验数据的基础上对其进行了有限元数值分析,对比隔板贯通节点与柱贯通节点的异同点,并分析了隔板挑出长度和轴压比对节点承载力的影响,提出改进方向。     

方钢管混凝土柱—钢梁外隔板式节点非线性有限元分析

选择合适的材料本构模型,利用三维实体单元,对方钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点建立了同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元分析模型,模拟分析了单调加载下节点的受力性能,较为精确地分析了节点区应力分布.结果表明,由有限元模型所得的位移曲线与试验所得的低周反复荷载作用下的骨架曲线极为相似,由有限元模型所得的应变分布和发展规律与试验结果一致.外隔板式节点的梁端弯矩一部分通过柱腹板两侧隔板传递到柱钢管腹板和核心混凝土,另一部分则主要通过柱角两内侧各0.25倍柱宽范围内的隔板直接传递给柱钢管翼缘和核心混凝土,柱角附近的隔板出现严重的应力集中,节点因受压翼缘屈曲、梁翼缘变截面最窄处形成塑性铰而破坏.节点核心区混凝土符合斜压杆受力机制.     

方钢管混凝土柱内隔板贯通式节点核心区抗震性能的试验研究

方钢管混凝土柱在建筑结构中已经得到越来越广泛的应用。为研究方钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁(钢梁)连接的内隔板贯通式节点的抗震性能,对10个节点试件进行低周反复荷载试验。在此基础上,对其核心区受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、强度退化和耗能能力等抗震性能进行较为深入的研究与分析。研究结果表明:节点试件的滞回曲线呈明显的梭形,且非常丰满,耗能能力强;内隔板贯通式节点具有较好的延性和承载力,即使在发生节点破坏的时候,也为延性破坏;节点在整个加载过程中刚度退化明显,强度退化很小,可以在抗震设防地区推广使用。     

反复荷载下钢管混凝土柱力学性能的有限元模拟

本文建立了钢管混凝土的非线性有限元模型,对其在往复荷载作用下的滞回性能进行了数值模拟。有限元模型考虑了反复荷载作用下混凝土的损伤、构件的几何非线性以及钢筋和内钢管与混凝土之间的粘结滑移。算例分析结果表明,有限元计算和试验结果总体上吻合良好。     

低周反复荷载作用下钢管混凝土框架非线性有限元分析

本文根据本课题组所完成的一榀两跨三层钢管高强混凝土框架在低周反复荷载作用下的模型试验的结果,建立了按钢管混凝土统一理论中钢管混凝土材料的本构方程和考虑约束效应的核心混凝土的本构方程.分别基于钢管混凝土的统一模量理论和分离模量理论,采用APDL(ANSYS Parametric Design Language)参数化程序设计语言编制的命令流,对模型框架在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了非线性有限元分析,经与模型试验结果相比较,二者吻合较好,从而验证了基于统一模量理论的钢管混凝土结构设计方法是可行的、适用的.     

方钢管混凝土柱穿芯螺栓—端板节点抗震性能试验研究

对三个穿芯螺栓-端板连接节点进行了伪静力试验研究,研究了不同轴压比时节点的滞回性能、强度和刚度退化、延性、耗能性能及破坏特征.结果表明,试件的层间位移延性系数为2.38～2.45,弹性及弹塑性层间位移角分别为0.0140～0.0158rad、0.0341～0.0377rad,能量耗散系数为2.567～3.820.所有节点试件均为梁端形成塑性铰而破坏,节点具有较好的强度、刚度、延性和耗能能力.提出了相关的设计及研究建议.     

萧山机场航站楼钢管混凝土柱与梁钢筋连接施工技术

结合工程实例,介绍了现浇混凝土梁端钢筋采用平焊和仰焊与钢管混凝土柱钢牛腿上下加强环钢板焊接,再用内梁预制钢筋笼安装到上、下加强环钢板中间的连接施工技术,并针对施工操作要点及质量验收问题等进行了详细说明。     

钢管混凝土柱局部承压下的有限元分析

在理论分析的基础上,采用有限元软件ANSYS对钢管混凝土柱局部承压的力学性能和工作机理进行分析.观察并研究了钢管混凝土短柱在轴心压力作用下纵向力与纵向应变关系、破坏机理等,发现钢管混凝土的外钢管对混凝土有明显的约束作用,可提高整体的局部承压强度.     

钢管混凝土梁柱长圆孔高强螺栓节点抗震性能有限元分析

国内某高铁火车站地下地铁站结构,采用钢管混凝土柱和普遍钢筋混凝土梁结构形式.节点拟采用传统的焊接节点和长圆孔变型性高强螺栓节点两种方案.文章通过有限元软件对这两种节点方案在地震作用下的延性变形能力、滞回性能、耗能能力、塑性转角等进行分析与对比.有限元分析结果表明,螺栓节点拥有较好的延性性能和抗震性能.     

钢管再生混凝土柱承载力非线性有限元分析

利用非线性有限元分析软件ABAQUS,选择合理的材料本构关系模型,确定单元类型、界面接触、边界条件及网格划分,建立轴压钢管再生混凝土柱有限元模型,结果表明,模型计算极限承载力和应力-应变关系曲线与试验值吻合较好,有限元模型可较好的运用于工程实践中。     

钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的非线性有限元分析

以简化的Varma模型作为钢材的循环本构关系模型,建立了2类钢管混凝土柱与组合梁连接节点——梁钢筋贯通钢管节点和梁钢筋与上加强环焊接连接节点的三维非线性分析模型,并采用有限元软件ANSYS对其在低周反复荷载作用下的滞回性能进行了非线性分析。结果表明：由有限元模型得到的低周反复荷载作用下的滞回曲线及骨架曲线与试验所得的结果吻合较好,但在屈服荷载后差异较大;如能恰当地选择材料的本构关系、计算模型和破坏准则,则能够采用有限元模型准确地预测上述2类节点的弹塑性行为和整体抗震性能,并用于节点滞回性能的非线性参数分析。     

钢管混凝土梁柱长圆孔变型性高强螺栓节点抗震性能试验研究

设计钢管混凝土梁柱长圆孔变型性高强螺栓节点,上下节点板通过高强螺栓拼接连接钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁,并引入长圆形螺栓孔以提高节点的延性变形性能。本文通过两个长圆孔变型性高强螺栓节点试件及两个传统焊接节点试件的低周反复加载试验,对不同连接方式节点在地震作用下的承载力、延性变形能力、耗能能力、滞回性能进行研究与对比。试验结果表明,螺栓节点满足节点承载能力,同时其延性性能好于传统焊接节点,节点的延性变形能力通过螺栓在长圆孔中的滑移有明显提高。与焊接节点相比较,最终两个长圆孔变型性螺栓节点发生延性破坏,较大程度地改善了节点的抗震性能。