H型鋼梁柱外伸端板螺栓連接節(jié)點的性能研究

利用有限元ansys對外伸式端板螺栓連接節(jié)點受力性能進行了分析,從改變端板厚度和螺栓直徑方面進行了節(jié)點受力性能研究,提出了鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)點時可按構(gòu)造形式劃分螺栓受力模型。

采用考慮接觸問題的有限單元法對外伸式端板螺栓連接中普遍存在的撬力問題作分析,重點探討端板接觸面中擠壓力的大小、分布規(guī)律以及影響撬力的主要因素。結(jié)合工程應(yīng)用提出了減小撬力作用和考慮撬力影響的設(shè)計建議和方法。

文章在工程實踐的基礎(chǔ)上,根據(jù)sac((sac是seaoc、atc、cures聯(lián)合體))有關(guān)報告中的試驗數(shù)據(jù),用ansys模擬梁柱節(jié)點試驗加載的全過程,并進行試驗數(shù)據(jù)和有限元模擬數(shù)據(jù)的對比分析,在此基礎(chǔ)上,對一種適用于工業(yè)建(構(gòu))筑物的新型外伸端板高強螺栓梁柱連接節(jié)點的延性性能進行了分析,分析的結(jié)論可應(yīng)用于工程實踐及有關(guān)標(biāo)準的編制中。

梁柱外伸端板連接中螺栓會因撬力作用提早發(fā)生破壞,但目前還有沒有可靠的方法來計算撬力的大小。本文應(yīng)用三維有限元法,對外伸端板連接中受拉側(cè)螺栓拉力和撬力進行了研究,給出了節(jié)點彎矩-螺栓拉力曲線、連接面受拉側(cè)撬力分布和變化規(guī)律,并對端板厚度和加勁肋厚度及形狀對螺栓撬力的影響進行了比較,比較表明設(shè)置端板加勁肋尤其是加厚、加長的加勁肋,對減小撬力更有效;并對各種螺栓拉力計算理論進行了評價。

h型鋼梁與rhs柱的端板栓接節(jié)點是一種新型的半剛性連接節(jié)點,本文通過足尺試驗與有限元軟件分析,研究其受力性能。結(jié)果表明,端板栓接節(jié)點的承載能力可達焊接節(jié)點的85%,但轉(zhuǎn)動能力明顯大于焊接節(jié)點,抗震性能也明顯優(yōu)于焊接節(jié)點,具有良好的運用前景。

t型鋼梁柱節(jié)點是典型的半剛性連接形式之一,目前已初步應(yīng)用在工程實踐中。本文對t型鋼連接原型模型進行循環(huán)荷載作用下的試驗研究,并對試驗?zāi)Ｐ瓦M行非線性有限元分析計算,分析了剖分t型鋼梁柱連接節(jié)點在循環(huán)荷載作用下的破壞機理,為t型鋼梁柱連接在鋼框架中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

剖分t型鋼梁柱連接滯回性能研究 王新武1布欣1 （1洛陽理工學(xué)院土木工程系，河南洛陽471023） 摘要：t型鋼梁柱節(jié)點是典型的半剛性連接形式之一，目前已初步應(yīng)用在工程實踐中。本文對t型鋼連接 原型模型進行循環(huán)荷載作用下的試驗研究，并對試驗?zāi)Ｐ瓦M行非線性有限元分析計算，全面系統(tǒng)的分析了 剖分t型鋼梁柱連接節(jié)點在循環(huán)荷載作用下的破壞機理，為t型鋼梁柱連接在鋼框架中的應(yīng)用提供一定的 理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：剖分t型鋼；循環(huán)荷載；滯回特性；非線性分析 1.前言 實際工程中運用的鋼框架梁柱連接都處在完全剛性和理想鉸接之間，t型鋼連接屬于典 型的半剛性連接形式之一，且認為是剛度比較大的連接類型之一[1][2][3]。采用這種連接方式 可以提高結(jié)構(gòu)的延性，使結(jié)構(gòu)在地震作用下有較好的耗能能力，而且這種連接方式施工方便、 快捷，具有明顯的經(jīng)濟優(yōu)越性。近些年來，人

t型鋼是典型的半剛性連接之一,目前已初步應(yīng)用在工程實踐中。對t型鋼連接進行非線性有限元分析計算,得到了剖分t型鋼連接作為鋼框架中主要抗彎構(gòu)件擁有相當(dāng)高的強度和剛度以及良好的延性。對t型鋼梁柱連接在鋼框架中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

通過19個梁柱節(jié)點試件的有限元分析,以端板尺寸、螺栓間距、端板加勁肋以及柱腹板加勁肋等為試驗參數(shù),分析了節(jié)點的初始轉(zhuǎn)動剛度和極限承載能力、延性與耗能、破壞形態(tài)等的影響,研究了螺栓端板連接的抗震性能,為鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提供必要的理論依據(jù)。

對某角鋼塔典型節(jié)點進行足尺試驗研究和有限元參數(shù)分析,考察單角鋼連接節(jié)點板受拉剪時的工作性能和破壞模式.結(jié)果表明,單角鋼連接節(jié)點板受拉剪時可能發(fā)生塊狀拉剪撕裂和受拉斷裂兩種破壞模式;垂直于受力方向的螺栓孔間距、順受力方向的螺栓孔間距和節(jié)點板形狀對單角鋼連接節(jié)點板的極限承載力有顯著的影響;偏心作用只會降低節(jié)點板的屈服破壞承載力,對其極限承載力影響甚小.通過可靠度分析,評價現(xiàn)有節(jié)點板設(shè)計方法用于單角鋼連接節(jié)點板的適用性.

利用有限元程序?qū)︿摿号c鋼骨混凝土墻高強螺栓節(jié)點受力性能進行了數(shù)值分析,并將計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行了對比,同時確定了有限元程序在該結(jié)構(gòu)試驗中的應(yīng)用范圍。結(jié)果表明,在荷載作用下,墻體的最大應(yīng)力區(qū)域出現(xiàn)在墻體與錨板邊緣的接觸處;具有對稱性的雙剪板連接能夠減少扭矩的作用,改善試件的受力性能。

說明：梁翼緣采用焊接連接，腹板采用摩擦型高強螺栓連接 對接焊縫的抗拉抗壓強度設(shè)計值 m：梁端彎矩（n.m） hob:梁腹板凈高度(m) bfb:梁翼緣寬度（m） tfb:梁翼緣厚度（m） σ：焊縫強度(pa)#div/0! 依據(jù)美國鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范（aisc）中規(guī)定，對于完全焊透焊縫（cjp）坡口焊，焊縫設(shè)計強度由基底金屬強度 fl wfc w等于金屬抗拉抗壓強度設(shè)計值φfy（fbm），ф=0.9 fl w，fc w 可以取0.9fy 采用螺栓個數(shù)去上述三個公式中的最大值 v梁端截面剪力（n） nv bh 單個螺栓抗剪承載力設(shè)計值(n) anw b 梁腹板扣除螺栓孔后凈截面面積(m^2) fv鋼材抗剪強度設(shè)計值(pa) ml b 作用在梁左端的彎矩(n.m) mrb作用在梁右端的彎矩(n.m) l0梁凈跨長度(m) nwb1#

結(jié)合施工工程實例,根據(jù)工程的復(fù)雜程度,分析并列出關(guān)鍵的尺寸控制部位,制定合理可行的質(zhì)量控制措施,使工程安裝順利地完成。

分析高強螺栓外伸端板連接中,端板厚度、螺栓直徑、節(jié)點域加勁肋、端板加勁肋等對高強螺栓拉力分布和承載力的影響。分析結(jié)果表明:1)隨著外伸端板厚度增加,高強螺栓受到的拉力減小,當(dāng)端板厚度較薄時,由于板件變形產(chǎn)生的附加撬力使高強螺栓受到的拉力增大,進一步證明了高強螺栓受拉連接中撬力的存在以及對其產(chǎn)生的不利影響;2)外伸端板受拉翼緣兩側(cè)螺栓受到的拉力基本相等,當(dāng)節(jié)點連接板件的剛度滿足設(shè)計要求時,高強螺栓轉(zhuǎn)動中心位于受壓翼緣附近,壓應(yīng)力由端板和柱翼緣共同傳遞,螺栓拉力分布符合t型件計算模型;3)外伸端板設(shè)置斜向加勁肋,可以增加外伸端板剛度,減小撬力影響。當(dāng)節(jié)點域不設(shè)置加勁肋時,對柱翼緣設(shè)置背板進行局部加強,背板的加強作用不明顯。研究結(jié)果可為高強螺栓外伸端板連接工程應(yīng)用提供參考。

利用有限元軟件ansys對端板型螺栓連接鋼節(jié)點進行了彈塑性有限元計算,分析了節(jié)點中端板厚度的變化對螺栓內(nèi)力及變形的影響,討論了螺栓實際受力與設(shè)計方法的關(guān)系。進而提出了一些在端板型鋼節(jié)點設(shè)計時值得思考的問題。

文章分析了撬力作用產(chǎn)生的原因,通過對國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點端板厚度設(shè)計中采用的對撬力作用計算和設(shè)計方法的比較,提出端板厚度計算過程中考慮計算撬力作用更合理,并指出gb50017-2003中端板厚度計算沒有考慮撬力實際大小,過于保守。

針對國內(nèi)外關(guān)于外伸端板高強螺栓受拉連接的受力分析方法,研究端板剛性、彈塑性、塑性和t形件4種力學(xué)計算模型。端板剛性分析中將端板按無彎曲變形的剛性體考慮;彈塑性分析中假定受拉翼緣兩側(cè)的兩排螺栓承擔(dān)相同拉力,并考慮端板的部分塑性變形;塑性分析中每個螺栓的受力依賴于其本身的承載力,各排螺栓隨拉力的增大依次達到屈服;t形件模型考慮端板的彈塑性變形,將受拉翼緣和螺栓簡化為t形連接件。通過例題研究4種計算模型下高強螺栓受拉連接的計算方法,可為工程設(shè)計提供參考。

將隔板內(nèi)連式和貫通式節(jié)點相結(jié)合并加以改進,提出了h型鋼梁-鋼管柱剛性連接的新型節(jié)點。該節(jié)點既克服了隔板貫通式節(jié)點下隔板寬度大于墻體影響室內(nèi)美觀與布置的缺點,又使梁下翼緣與柱的連接像上翼緣與柱的連接一樣得到有效加強,適合在居住建筑中使用。對該節(jié)點的抗震性能進行比較系統(tǒng)的分析研究,包括運用非線性有限元程序ansys,模擬低周反復(fù)加載試驗;制作多個足尺模型,進行實際的低周反復(fù)加載試驗。結(jié)果表明該節(jié)點具有良好的延性和耗能能力,且塑性鉸都出現(xiàn)在加強段以外的梁上。通過兩種研究方法的比較,也可以看出有限元模擬試驗是研究新型節(jié)點連接性能的有效方法,在通常情況下,能用來代替實際試驗,以達到減少研究時間和研究費用的目的。

采用組件法推導(dǎo)了端板螺栓連接初始剛度的計算方法.對螺栓預(yù)拉的情況,柱翼緣和端板的初始剛度采用跨中作用一集中力的兩端固接梁模型來計算.通過與已有試驗數(shù)據(jù)的對比驗證了文中公式的可行性與有效性.

箱形鋼梁是建設(shè)工程中常用的結(jié)構(gòu)元素之一，而螺栓連接作為一種常見的連接方式，對于箱形鋼梁的穩(wěn)定性和安全性起著重要的作用。本文將詳細介紹箱形鋼梁螺栓連接的原理、特點以及在建設(shè)工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。

研究矩形空心截面外伸端板接頭的屈服機制,認為螺栓位于端板的角部。現(xiàn)有規(guī)范沒有針對鋼結(jié)構(gòu)和鋁合金結(jié)構(gòu)中的這類連接節(jié)點給出相應(yīng)的設(shè)計準則。采用歐洲規(guī)范中的對稱分量法研究考慮和不考慮撬力作用下新屈服機制的可靠性,基于試驗結(jié)果建議采用新屈服機制。

梁柱端板連接中為防止柱翼緣沖切破壞,傳統(tǒng)做法是將梁端板高度范圍內(nèi)的柱翼緣局部加厚。該文提出一種柱翼緣局部外粘薄鋼板加厚的新穎連接方式,并利用有限元軟件abaqus進行了詳細的分析。有限元計算結(jié)果表明,此種加強方式在規(guī)范/規(guī)程規(guī)定的傳統(tǒng)加厚節(jié)點極限承載力標(biāo)準值范圍內(nèi),可以達到與傳統(tǒng)焊接加厚形式同樣的效果,并且可以避免傳統(tǒng)形式的施工不便和應(yīng)力集中等缺陷。最后提出了粘結(jié)加強形式節(jié)點的粘結(jié)層極限荷載的計算公式與節(jié)點的構(gòu)造要求。