方鋼管混凝土穿芯高強(qiáng)螺栓端板節(jié)點滯回性能研究

穿芯高強(qiáng)螺栓—端板節(jié)點具有工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場組裝、混凝土澆筑方便的特點。為研究鋼管混凝土框架高強(qiáng)螺栓—端板節(jié)點的性能,該文應(yīng)用ansys有限元軟件對其進(jìn)行三維實體建模,采用循環(huán)荷載對其進(jìn)行了材料、幾何、接觸三重非線性有限元分析。結(jié)果表明,采用該節(jié)點的框架具有良好的延性和耗能能力,軸壓比和混凝土強(qiáng)度對框架性能影響較大,降低高強(qiáng)螺栓預(yù)拉力對框架受力性能影響較小。該節(jié)點具有比傳統(tǒng)內(nèi)隔板式節(jié)點更好的力學(xué)性能和抗震性能。

根據(jù)試驗和理論研究成果,對方鋼管混凝土柱穿心高強(qiáng)螺栓-端板節(jié)點核心區(qū)的受力機(jī)理進(jìn)行了分析,建立了節(jié)點核心區(qū)的受力模型和屈服機(jī)制,推導(dǎo)了節(jié)點核心區(qū)的抗剪承載力計算公式。公式不僅考慮了螺栓和柱軸力對節(jié)點核心區(qū)實際受力狀態(tài)的影響,而且考慮了鋼管對混凝土的約束作用。用推導(dǎo)的公式計算了3個方鋼管混凝土柱穿心高強(qiáng)螺栓-端板節(jié)點試驗?zāi)Ｐ凸?jié)點區(qū)的抗剪承載力,計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。

對三個穿芯螺栓—端板連接節(jié)點進(jìn)行了偽靜力試驗研究,研究了不同軸壓比時節(jié)點的滯回性能、強(qiáng)度和剛度退化、延性、耗能性能及破壞特征。結(jié)果表明,試件的層間位移延性系數(shù)為2.38~2.45,彈性及彈塑性層間位移角分別為0.0140~0.0158rad、0.0341~0.0377rad,能量耗散系數(shù)為2.567~3.820。所有節(jié)點試件均為梁端形成塑性鉸而破壞,節(jié)點具有較好的強(qiáng)度、剛度、延性和耗能能力。提出了相關(guān)的設(shè)計及研究建議。

對3個穿芯螺栓-端板連接節(jié)點試件進(jìn)行了偽靜力試驗研究,研究了軸壓比分別為0.20、0.25、0.30時節(jié)點的滯回性能、強(qiáng)度及剛度退化、延性性能、耗能性能及破壞特征.試驗結(jié)果表明,試件的層間位移延性系數(shù)為2.38~2.45,彈性及彈塑性層間位移角分別為0.0140~0.0158rad、0.341~0.0377rad,能量耗散系數(shù)為2.567~3.820.節(jié)點試件均為梁端形成塑性鉸而破壞,節(jié)點具有很好的強(qiáng)度、剛度、延性及耗能能力,滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范gb50011-2001的要求.提出了相關(guān)的設(shè)計及研究建議.

方鋼管混凝土構(gòu)件變矩—曲率滯回性能研究——應(yīng)用鋼材和混凝土應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系滯回模型，采用數(shù)值方法計算方鋼管混凝土構(gòu)件的彎矩一曲率滯回關(guān)系．通過對大量計算結(jié)果的分析．研究構(gòu)件在往復(fù)荷載作用下的工作機(jī)理，并給出構(gòu)件夸矩一曲率關(guān)系的恢復(fù)力模型及模型中...

方鋼管混凝土壓彎構(gòu)件荷載—位移滯回性能研究——在彎矩—曲率滯回關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值方法計算方鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的荷載—位移滯回關(guān)系，并對計算結(jié)果進(jìn)行了大量試驗驗證。在理論分析和試驗驗證的基礎(chǔ)上，全面考察構(gòu)件軸壓比、長細(xì)比參數(shù)對滯回關(guān)系的...

薄壁設(shè)肋方鋼管混凝土柱穿心高強(qiáng)螺栓的抗剪性能——進(jìn)行了4個薄壁設(shè)肋方鋼管混凝土柱非摩擦型穿心高強(qiáng)螺栓抗剪性能的試驗研究，發(fā)現(xiàn)此種連接能夠可靠地傳遞作用在螺栓上的剪力；通過對試驗結(jié)果的分析，建立了穿心高強(qiáng)螺栓的計算模型；并根據(jù)可能出現(xiàn)的破壞模式...

進(jìn)行了4個薄壁設(shè)肋方鋼管混凝土柱非摩擦型穿心高強(qiáng)螺栓抗剪性能的試驗研究,發(fā)現(xiàn)此種連接能夠可靠地傳遞作用在螺栓上的剪力;通過對試驗結(jié)果的分析,建立了穿心高強(qiáng)螺栓的計算模型;并根據(jù)可能出現(xiàn)的破壞模式,提出了穿心高強(qiáng)螺栓抗剪承載力的計算公式;利用該公式計算的螺栓抗剪承載力與試驗值吻和較好。

方鋼管混凝土柱隔板貫通式節(jié)點力學(xué)性能研究——以方鋼管混凝土柱隔板貫通式節(jié)點的力學(xué)性能為研究對象，采用abaqus進(jìn)行模擬并得到拉伸全過程曲線，比較節(jié)點在不同構(gòu)造形式下的受力性能差異。研究表明，倒圓角型節(jié)點具有較高的承栽力和良好的延性。　　

火災(zāi)后方鋼管混凝土柱滯回性能的初步研究——在確定高溫后鋼材和核心混凝土應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系模型的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值分析的方法對火災(zāi)后方鋼管混凝土p—δ骨架曲線進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了6個方鋼管混凝土構(gòu)件的滯回性能試驗驗證，試驗結(jié)果與理論分析的結(jié)果基本吻合。

以方鋼管混凝土柱隔板貫通式節(jié)點的力學(xué)性能為研究對象,采用abaqus進(jìn)行模擬并得到拉伸全過程曲線,比較節(jié)點在不同構(gòu)造形式下的受力性能差異。研究表明,倒圓角型節(jié)點具有較高的承載力和良好的延性。

提出了隔板單邊貫通柱壁板的方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點,對3個節(jié)點試件進(jìn)行了偽靜力試驗研究。采用有限元程序ansys對節(jié)點進(jìn)行了循環(huán)荷載作用下的三重非線性有限元分析。試驗結(jié)果與有限元計算結(jié)果比較表明,節(jié)點具有很好的強(qiáng)度、剛度、延性和耗能能力。

通過一榀高強(qiáng)螺栓端板連接的2層1跨半4∶7比例組合梁-方鋼管混凝土模型框架的擬動力試驗、擬靜力試驗和靜力推覆試驗,運(yùn)用子結(jié)構(gòu)方法,模擬了一榀10層3跨的平面框架,研究了鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)、位移響應(yīng)、滯回特性和耗能等抗震性能。擬動力試驗中,多遇烈度地震時,框架剛度降低很小;基本設(shè)計烈度地震時,框架剛度降低約13%;罕遇烈度地震時,框架剛度降低20%,框架層間位移角小于2.0%。擬靜力試驗中,最大層間位移角超過1.6%,部分構(gòu)件出現(xiàn)初始局部屈曲,框架整體未出現(xiàn)強(qiáng)度退化。在靜力推覆試驗中,即使層間位移角超過6.0%,框架承載力仍未發(fā)生下降。高強(qiáng)螺栓端板連接節(jié)點能夠滿足抗震設(shè)計要求,在規(guī)范限定的按彈塑性設(shè)計的層間位移角限值范圍內(nèi),經(jīng)過合理設(shè)計的螺栓端板連接可視為剛性連接。試驗結(jié)果驗證采用螺栓連接的鋼梁-方鋼管混凝土框架具有良好的抗震性能,可在抗震設(shè)防區(qū)結(jié)構(gòu)中推廣使用。

采用ansys有限元程序,建立了方鋼管混凝土柱—鋼梁螺栓型端板節(jié)點的非線性有限元模型,將其結(jié)果與文獻(xiàn)的理論公式計算結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果與理論公式吻合,論證了有限元模擬的有效性,并通過幾組不同的非線性模型,探討了各類組件對節(jié)點力學(xué)性能的影響。

cfrp環(huán)向約束方鋼管混凝土壓彎構(gòu)件滯回性能——目的研究cfrp增強(qiáng)方鋼管混凝土壓彎構(gòu)件在往復(fù)荷載作用下的力學(xué)性能．方法以4個cfrp環(huán)向約束方鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的滯回性能試驗為基礎(chǔ)，對其跨中荷載一撓度(p一△)曲線、跨中彎矩一曲率(m一(b)曲線、跨中撓度一軸...

為了研究主管壁局部加厚對方鋼管t型節(jié)點滯回性能的影響,對一個主管壁局部加厚的方鋼管t型節(jié)點試件和一個主管壁未加厚的方鋼管t型節(jié)點試件進(jìn)行試驗測試和有限元模擬。試驗中,通過控制支管的豎向位移對方鋼管t型節(jié)點試件施加低周往復(fù)循環(huán)荷載,研究試件的變形和破壞模式,并進(jìn)行相關(guān)抗震性能指標(biāo)(延性系數(shù)和能量耗散)分析。試驗結(jié)果表明:主管壁局部加厚能夠明顯改善節(jié)點的滯回性能,同時能夠使節(jié)點由帶有明顯延性特征的斷裂破壞轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞴鼙诤窀淖兲幍难有郧茐?。利用有限元軟件ansys對試驗試件進(jìn)行有限元模擬,結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。最后利用有限元軟件分析了主管壁加厚方鋼管t型節(jié)點加厚參數(shù)(主管的加厚長度l和加厚厚度δt)對節(jié)點滯回性能的影響。分析結(jié)果表明:為了改善節(jié)點滯回性能,加厚長度不超過支管截面邊長的3倍,加厚厚度不超過主管壁厚的0.8倍。

為了研究方鋼管混凝土柱—空心鋼管梁焊接節(jié)點的抗震性能,對4個t字形的縮尺試件進(jìn)行了低周反復(fù)循環(huán)加載試驗,根據(jù)實測的滯回曲線對節(jié)點的承載能力、延性、耗能能力等抗震指標(biāo)進(jìn)行了分析,研究了各試件在不同軸壓比情況下的破壞過程及特征。試驗結(jié)果表明:該節(jié)點滯回曲線飽滿,耗能能力強(qiáng),具有良好的抗震性能,但是隨著軸壓比的增大,節(jié)點的極限承載能力、位移延性和耗能能力均有所降低,對節(jié)點的抗震性能有一定影響。

方鋼管混凝土的研究——方鋼管混凝土在工業(yè)建筑與民用住宅中得到越來越廣泛的應(yīng)用，從鋼管混凝土的組成原理中可以看出其比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢所在，從而進(jìn)一步分析銅管混凝土在受力、耐火性、韌性等方面的合理之處，正因如此，銅管混凝土在大開間、高受力的建...

通過對6個鋼管混凝土柱-鋼梁全螺栓連接節(jié)點及1個栓焊節(jié)點的低周反復(fù)加載試驗,研究了全螺栓連接節(jié)點的破壞模式、承載力以及延性性能。試驗表明：當(dāng)試件的彈塑性層間位移角達(dá)到規(guī)范限值的2.15-3.02倍時,全螺栓連接試件僅在連接板件遠(yuǎn)端處鋼梁翼緣上出現(xiàn)較小的鼓曲變形,變形幅度遠(yuǎn)小于栓焊節(jié)點;全螺栓連接節(jié)點具有更大的塑性變形能力、更大的峰值荷載和更長的屈服平臺,能夠滿足抗震規(guī)范位移限值要求。試驗指出,全螺栓連接節(jié)點的各組件在地震作用下都能發(fā)揮耗能作用,耗能機(jī)制包括連接板和鋼梁翼緣間的摩擦耗能、栓桿與孔壁擠壓耗能、連接板下的鋼梁翼緣塑性變形耗能以及連接板遠(yuǎn)端處鋼梁塑性耗能等。全螺栓連接試件的滯回曲線包括相對平直段和上升段,分別對應(yīng)連接板與鋼梁翼緣的滑動摩擦階段和螺栓孔與螺桿的接觸擠壓階段。試件經(jīng)過多級位移循環(huán)加載后,摩擦力衰減明顯,約為屈服荷載的50%;每級位移加載后期,由于螺栓桿與孔壁產(chǎn)生接觸作用,試件的承載力相比摩擦滑移階段明顯增大,并且隨位移加載幅值的增大而增大,峰值荷載可達(dá)到屈服荷載的2-3倍。

通過對6個鋼管混凝土柱-鋼梁全螺栓連接節(jié)點及1個栓焊節(jié)點的低周反復(fù)加載試驗,研究了全螺栓連接節(jié)點的破壞模式、承載力以及延性性能。試驗表明：當(dāng)試件的彈塑性層間位移角達(dá)到規(guī)范限值的2.15-3.02倍時,全螺栓連接試件僅在連接板件遠(yuǎn)端處鋼梁翼緣上出現(xiàn)較小的鼓曲變形,變形幅度遠(yuǎn)小于栓焊節(jié)點;全螺栓連接節(jié)點具有更大的塑性變形能力、更大的峰值荷載和更長的屈服平臺,能夠滿足抗震規(guī)范位移限值要求。試驗指出,全螺栓連接節(jié)點的各組件在地震作用下都能發(fā)揮耗能作用,耗能機(jī)制包括連接板和鋼梁翼緣間的摩擦耗能、栓桿與孔壁擠壓耗能、連接板下的鋼梁翼緣塑性變形耗能以及連接板遠(yuǎn)端處鋼梁塑性耗能等。全螺栓連接試件的滯回曲線包括相對平直段和上升段,分別對應(yīng)連接板與鋼梁翼緣的滑動摩擦階段和螺栓孔與螺桿的接觸擠壓階段。試件經(jīng)過多級位移循環(huán)加載后,摩擦力衰減明顯,約為屈服荷載的50%;每級位移加載后期,由于螺栓桿與孔壁產(chǎn)生接觸作用,試件的承載力相比摩擦滑移階段明顯增大,并且隨位移加載幅值的增大而增大,峰值荷載可達(dá)到屈服荷載的2-3倍。

基于ansys分析方鋼管混凝土框架的滯回特性——根據(jù)方鋼管混凝土框架在低周反復(fù)荷載下的非線性分析理論，通過ansys建立了方鋼管混凝土組合框架的三維非線性有限元分析模型，得出了方鋼管混凝土框架的理論滯回曲線，與現(xiàn)有試驗結(jié)果對比較為吻合，為方鋼管混凝土框...

往復(fù)荷載作用下方鋼管混凝土柱組合扁梁連接節(jié)點滯回性能試驗研究——進(jìn)行了2個方鋼管混凝土柱組合扁梁外加環(huán)板式節(jié)點試件在恒定軸力和水平往復(fù)荷載作用下的滯回性能驗，初步了解了該類節(jié)點的受力性能和破壞過程，分析了環(huán)板寬度對節(jié)點抗震性能的影響。結(jié)果表明...