螺纹孔单边螺栓T形连接节点受拉性能研究(Ⅱ)——承载力设计方法

欧洲规范给出了螺栓连接T形节点的3种受拉破坏模式,考虑到螺纹破坏,又划分了2种新的破坏模式:螺纹破坏和T形翼缘屈服伴随螺纹破坏,并给出了相应的抗拉承载力计算公式。将公式计算结果与单边螺栓T形连接节点受拉性能试验结果进行比较,验证了提出的新的破坏模式以及计算公式的正确性。公式计算结果均小于试验结果,因此在由计算公式得到的设计荷载下,T形节点具有足够的安全储备。     

单边螺栓-T形件连接节点滞回性能试验研究

基于复式钢管混凝土双层钢管的截面特点,设计了单边螺栓-T形件连接节点,并对5个单边螺栓-T形件连接节点和1个穿芯螺栓-T形件连接节点进行了低周往复荷载试验。通过数字散斑相关方法(DSCM)得到了试件的弯矩-转角变化关系曲线。结果表明：试件滞回曲线均呈饱满Z形,节点破坏形态为T形件翼缘屈服后钢梁塑性变形,T形件因不同的加肋方式出现了三种变形特征。除了T形件翼缘厚度较薄且未加肋的试件为部分强度半刚性节点外,其余节点试件均为全强度半刚性节点;加肋T形件节点比无肋试件极限承载力提高了30%,但延性明显降低;对比穿芯螺栓-T形件连接节点,单边螺栓栓-T形件连接节点初始刚度略低、承载力相当,但变形能力明显提高,滞回性能得到改善;往复荷载下单边螺栓-T形件连接节点为拉压交替式工作,受拉螺栓能够得到较强的锚固连接强度,单边螺栓-T形件连接节点在复式钢管混凝土结构中传力可靠,结构整体性较好。     

预制混凝土剪力墙K形预埋件螺栓连接节点拉剪性能试验研究

K形预埋件(HEK)螺栓连接组件是一种用于预制混凝土墙板连接的干式连接件,在德国等非抗震国家和地区有大量应用,但是在我国有抗震设防要求的剪力墙中能否应用需要进一步研究。为此,设计了8个配置K形预埋件螺栓连接组件的预制混凝土剪力墙连接节点试件,分别进行了轴拉、纯剪和固定轴拉力工况下的受剪性能试验,研究此类连接节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线等受力性能和承载能力,分析了连接节点的传力机理,并提出设计建议。结果表明:轴拉工况下,连接节点会发生预埋HEK侧混凝土的冲切破坏和HEK的滑脱破坏;纯剪和拉剪工况下,连接节点主要发生螺栓剪断破坏;所提出的连接节点受冲切、HEK受拉剪以及螺栓受拉剪的承载力计算公式具有一定的安全度,承载力容许值具有较高的安全储备;HEK螺栓连接节点的荷载-位移曲线可采用四折线模型。     

方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点性能研究

研究了在循环荷载作用下,一种新型的方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点的破坏模式,以及构件对节点性能的影响.建立了节点的三维非线性有限元模型,以全尺寸梁柱连接节点拟静力试验数据进行了验证.通过参数分析,探讨了柱壁厚度、梁翼缘厚度和腹板削弱程度对新型节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能等性能指标的影响.结果 表明:循环荷载...     

方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点性能研究

研究了在循环荷载作用下,一种新型的方钢管柱-H型钢梁T形件单向螺栓连接节点的破坏模式,以及构件对节点性能的影响。建立了节点的三维非线性有限元模型,以全尺寸梁柱连接节点拟静力试验数据进行了验证。通过参数分析,探讨了柱壁厚度、梁翼缘厚度和腹板削弱程度对新型节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能等性能指标的影响。结果表明:循环荷载作用下新型节点滞回曲线呈"梭形"且较饱满,不同参数的节点均具有良好的耗能能力。通过增加柱壁厚度,节点的极限承载力和初始转动刚度增加。但柱壁厚度超过14mm时,单向螺栓和T形件成为节点失效的控制因素;梁不是这种新型节点的薄弱部位,对梁翼缘和腹板进行合理开孔削弱,节点的滞回性能、极限承载、刚度和耗能能力均无显著降低。     

T形件单向螺栓连接方钢管柱-H形钢梁抗弯节点性能研究

在对方钢管柱-H形钢梁顶底T形钢单向螺栓连接节点进行了单调静力加载试验基础上,利用ABAQUS软件进行有限元分析,通过对比验证了有限元模拟结果的准确性.基于试验节点(BASE节点)模型,通过改进节点构造,建立5个系列的节点有限元模型,以模拟分析不同构造下的节点性能.研究结果表明,增加柱壁厚度能够明显提高节点的初始转动刚...     

高强钢芯筒-螺栓连接钢管柱框架节点抗震性能试验研究

为解决现有单边螺栓容易拔出、钢管柱壁板撕裂等锚固不足问题,提出高强钢板-螺栓组合连接副,用于钢管柱框架节点.为研究该类节点的抗震性能和破坏模式,设计4个足尺比例的高强钢芯筒-螺栓连接钢管柱框架节点试件,变化参数为螺栓规格和钢梁端板厚度,分别进行单调加载静力试验和循环加载拟静力试验,考察节点破坏模式、转动能力、连接系数、...     

箱形钢柱螺栓连接节点试验研究

以2013年全国建设工作会议为标志,国家及地方政府连续发文积极推进装配式建筑发展.积极发展、采用装配式建筑尤其是装配式钢结构建筑,实现其标准化设计、工厂化生产、装配化施工,符合国家政策要求,同时也是建筑行业的大势所趋.箱型柱因其两个主轴方向抗弯刚度相等而被广泛应用于钢结构建筑中,目前箱型柱基本上采用全熔透焊接连接技术,...     

摩擦型高强螺栓连接节点性能试验研究

通过试验,对6个采用摩擦型高强螺栓连接的钢梁和连接板连接节点域在往复荷载作用下的承载力、破坏形态以及变形性能等进行了研究。研究结果表明,摩擦型高强螺栓连接节点能够传递一定弯矩并具有较强变形能力,但其承载力较差,在设计中宜作为铰接节点处理。另外螺栓规格及螺栓排列方式对节点性能也有较大影响。     

循环荷载作用下不锈钢T形件螺栓连接滞回性能试验研究

为研究不锈钢T形件螺栓连接的滞回性能,分别参照JGJ/T 101—2015《建筑抗震试验规程》和FEMA 461设计了两种不同的循环加载制度,开展16个不锈钢(奥氏体型S30408、双相型S22253)T形件和4个普通钢(Q345B)T形件螺栓连接试件的低周循环加载试验,获得了T形件的滞回曲线和破坏形态,得到了T形件在循环荷载作用下的循环硬化、强度退化特性和耗能能力。研究结果表明：不锈钢T形件的滞回性能明显优于普通钢T形件的,前者耗能平均为后者的2.07倍;循环荷载作用下T形件的破坏形态主要包括螺栓断裂和翼缘板靠近焊趾处断裂两类,与T形件的单调加载破坏模式和加载制度有关;两种牌号不锈钢T形件在循环荷载作用下均表现出较为明显的循环硬化特性,试验后期则由于裂纹的萌生和发展呈现出强度退化;相对于FEMA 461的加载制度,采用JGJ/T 101—2015的循环加载制度得到的T形件的加载圈数和总耗能能力均较大。     

新型高强度螺栓单边连接应变松弛及抗剪性能研究

装配式钢结构的快速发展对于可靠、简单、高强的单边螺栓连接提出了更高的要求。但目前市场上常见的单边螺栓构造复杂、价格较高且强度有限,国内尚无针对单边螺栓的设计标准。为此,提出了一种基于传统高强度螺栓的单边连接方式,并对其应变松弛及抗剪性能进行研究。试验结果表明,该新型高强度单边连接螺栓应变松弛较小,且松弛时间较短;该种连接形式的节点与传统承压型高强螺栓连接的破坏形式及承载力均非常接近,可以沿用现行GB 50017—2017《钢结构设计标准》进行设计计算。但是,该单边连接构造形式在施拧中的扭矩系数偏大,仍需要更进一步的研究,以确保其螺栓上的预拉力达到设计要求。     

单边高强螺栓连接方套方中空夹层钢管混凝土柱组合节点抗震性能试验研究

为了深入研究单边高强螺栓连接中空夹层钢管混凝土柱组合节点的抗震性能和破坏机理,对4个方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁单边高强螺栓端板连接节点进行了低周反复加载试验,以端板形式和柱截面空心率为主要试验参数,考察了节点破坏模式和组合楼板裂缝分布规律,研究节点滞回曲线、连接弯矩-转角关系、刚度和承载力退化、延性和...     

钢管柱-钢梁螺纹锚固单边螺栓端板连接受力性能

在钢管柱柱壁和内置H形钢翼缘上设置带有螺纹的螺栓孔,来替代传统梁柱端板连接中高强螺栓的螺母.将高强螺栓直接拧紧在螺纹孔上,可实现钢管柱-钢梁节点的单边连接,简化安装过程.采用有限元方法研究了带有内置H形钢的螺纹锚固单边螺栓端板连接钢管柱-钢梁节点的破坏模式和承载力,并分析了钢管柱柱壁厚度、内置加强H形钢翼缘厚度和高强螺...     

T形钢连接梁柱半刚性节点滞回性能试验研究及数值分析

为研究T形钢连接梁柱半刚性节点的滞回性能,对6个T形钢连接梁柱半刚性节点试件进行拟静力试验。分析梁高、螺栓直径、T形连接件尺寸、螺栓个数以及柱截面面积等参数对节点的受力过程、破坏模式、滞回性能、延性性能的影响。利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行分析,将分析结果和试验结果进行对比并分析了误差产生的原因。研究结果表明:T形钢连接梁柱节点变形性能良好,节点的极限转角均超过0.03 rad,是典型的半刚性连接节点;节点延性性能良好,各节点位移延性系数均大于3;各试件的滞回曲线在加载后期呈Z形,节点耗能系数较小(与端板连接半刚性节点相比);T形连接件尺寸和连接柱及T形件的螺栓个数是影响节点初始刚度、承载力和变形能力的主要因素,梁高对节点性能的影响次之;有限元分析结果与试验结果基本吻合;采用考虑材料循环塑性特征的有限元分析模型可以很好地预测节点在循环荷载作用下的受力性能。     

方形钢管柱与H形钢梁全螺栓连接抗震性能试验研究

新型全螺栓单边梁柱节点连接方式能够方便地将方形钢管柱与H形钢梁进行连接,具有现场安装方便,造价经济,变形能力和抗震性能均较好的优点,是轻钢结构中较为理想的连接方式。进行了两个柱壁厚度不同的方形钢管柱分别与H形钢梁组合节点的低周反复加载试验,研究了柱壁厚度对此类节点破坏形态以及抗震性能的影响,分析了节点的受力全过程,以及荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标;同时结合现行规范,评价节点的刚性和延性。研究表明,柱壁厚度对节点承载力、刚度和耗能性能均有一定影响,新型连接方式的方形钢管柱节点属于半刚性全强度连接节点,具有良好的抗震性能和安全可靠的连接,延性较好。     

螺栓连接钢-混凝土组合T型节点抗震性能的试验研究

设计了三组高强、足尺的螺栓端板连接的钢梁-钢筋混凝土柱组合节点试件,完成了其在低周反复荷载作用下的受力性能试验研究。试验结果表明,该新型组合节点具有优良的抗震性能和优越的施工性,在高强螺栓端板连接设计中应适当加大螺栓承载力的安全储备。     

采用垫板连接的新型T形圆钢管节点轴压承载性能有限元研究

圆钢管结构由于受力性能好、施工方便、外形美观的特点,广泛应用于建筑大跨度结构和海洋平台结构中.现有研究及实际工程表明,钢管结构破坏最容易在节点焊接处发生,因此有必要加强钢管结构的节点区域,以提高整体结构的承载性能.本文提出一种圆形钢主管与支管的新型焊接连接节点,包括主管、矩形固定钢板、前部弧形固定钢板、后部弧形固定钢板...     

火灾下螺纹锚固螺栓T形连接承载力设计方法

螺纹锚固单边螺栓是指通过带有螺纹的特殊螺栓孔代替螺母,从而实现单侧安装、拧紧功能的一种螺栓.目前关于该种螺栓连接T形节点在常温下不同破坏模式的受拉承载力计算方法已有研究.但在高温条件下节点变形增大,且高强螺栓与普通钢材在高温下的材性折减规律不一致,导致现有的常温计算公式不能直接用于火灾高温情况,目前仍缺少计算该类节点在高温下承载力的计算方法.根据常温下承载力计算公式,结合高温下节点出现大变形的特点,对现有的计算公式进行修正.并根据现有的试验结果对修正公式进行验证,发现提出的设计公式可准确预测不同节点在不同温度下的破坏模式,也可以较为精确地预测其屈服承载力.     

铸钢件连接螺栓受拉性能试验及计算方法研究

对采用铸钢件连接钢框架梁柱节点中的螺栓受拉性能及相关计算方法进行研究。变换铸钢件水平肢、竖肢和肋板厚度对铸钢件螺栓连接进行受拉试验,研究铸钢件变形对螺栓内力的影响,获得螺栓内力与外荷载关系。试验结果表明：随铸钢件竖肢和肋板厚度的增加,螺栓内力减小,竖肢影响更显著。撬力的存在显著增大螺栓的内力,并且由于拉力的偏心,产生不可忽略的弯矩。采用ANSYS有限元分析软件进行扩大参数分析,对影响螺栓截面内力的因素进行研究,获得螺栓截面拉应力和弯曲应力变化规律,随着外荷载的增大,螺栓截面弯曲应力占总应力的比重不断增大。采用拟合方法提出适用于文中铸钢件形式的螺栓内力计算式。该式计算螺栓内力及应力与有限元分析结果吻合较好,应力相对误差小于10%,可用于此类连接受拉螺栓截面应力验算。