方鋼管混凝土柱鋼梁外環(huán)肋節(jié)點(diǎn)抗震性能

方鋼管混凝土柱的抗震性能試驗(yàn)研究——通過(guò)低周反復(fù)加載試驗(yàn)研究方鋼管混凝土柱的抗震性能，分析了其在水平地震作用下的承載能力、變形能力、剛度退化、耗能能力以及結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制，為進(jìn)一步的理論分析提供參考。同時(shí)研究了含鋼率、長(zhǎng)細(xì)比和軸壓比對(duì)方鋼管混凝...

目前,在建筑中對(duì)于建筑材料抗震性的要求越來(lái)越高,因此,對(duì)于方鋼管混凝土柱的抗震性能的研究也日益增多。本文通過(guò)方鋼管混凝土在建筑應(yīng)用的需求,根據(jù)一定試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)研究分析方鋼管混凝土柱的抗震性能,并為方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算理論的建立提供一定的參考。

通過(guò)對(duì)4個(gè)隔板貫穿式方鋼管混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)試件的靜力性能試驗(yàn)研究,揭示此類(lèi)節(jié)點(diǎn)的受力機(jī)理和破壞形態(tài),探討梁端翼緣兩側(cè)的側(cè)板、鋼管柱的寬厚比以及隔板的外伸長(zhǎng)度等因素對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力和傳力機(jī)理的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明,該類(lèi)節(jié)點(diǎn)具有受力明確,傳力途徑清晰的特點(diǎn);寬厚比的改變對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響不大,但對(duì)于節(jié)點(diǎn)板剪應(yīng)變的影響較大;梁端翼緣兩側(cè)增加側(cè)板可以減緩隔板與梁相交的角隅處應(yīng)力集中現(xiàn)象,使塑性鉸出現(xiàn)梁上,遠(yuǎn)離脆弱的梁端焊接區(qū),提高了節(jié)點(diǎn)的延性.

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(diǎn)的非線性有限元模型,將其結(jié)果與文獻(xiàn)的理論公式計(jì)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(guò)幾組不同的非線性模型,探討了各類(lèi)組件對(duì)節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的影響。

為了研究地震作用下方鋼管混凝土柱-鋼梁角鋼連接節(jié)點(diǎn)的受力性能,設(shè)計(jì)了3個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)試件并對(duì)其進(jìn)行低周往復(fù)循環(huán)荷載試驗(yàn),分析了角鋼短肢長(zhǎng)肢比和角鋼厚度對(duì)試件的剛度、承載力、耗能能力、延性性能及節(jié)點(diǎn)域剪切變形的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:角鋼連接的塑性鉸出現(xiàn)在角鋼與柱壁相接觸部位,往復(fù)荷載下最終破壞形態(tài)為角鋼與柱壁焊接部位出現(xiàn)角鋼撕裂現(xiàn)象,通過(guò)增加角鋼短肢長(zhǎng)肢比和增加角鋼厚度可以將塑性鉸外移,使角鋼與柱壁相接觸部位的撕裂程度減輕,從而有效保護(hù)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)。增加角鋼的厚度對(duì)節(jié)點(diǎn)的初始剛度及承載力影響明顯,隨著角鋼厚度的增加,節(jié)點(diǎn)的初始剛度和承載力隨之增加;增加角鋼短肢長(zhǎng)肢比能夠提高節(jié)點(diǎn)的耗能能力和剛度。該節(jié)點(diǎn)具有較高的承載力、剛度及較大的變形能力,符合抗震設(shè)計(jì)理念。

基于現(xiàn)行規(guī)范,設(shè)計(jì)制作方鋼管混凝土-鋼梁組合框架中間層中柱節(jié)點(diǎn)(╋)、中間層邊柱節(jié)點(diǎn)(┣)、頂層邊柱節(jié)點(diǎn)(┏)三種模型,并進(jìn)行低周反復(fù)荷載作用下的抗震性能試驗(yàn)。結(jié)果表明:節(jié)點(diǎn)在鋼梁翼緣與側(cè)板連接角隅處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象;在相同材料和截面尺寸條件下,頂層邊柱節(jié)點(diǎn)比中間層中柱節(jié)點(diǎn)和中間層邊柱節(jié)點(diǎn)提前達(dá)到屈服,其極限承載力介于后兩者之間;三種節(jié)點(diǎn)滯回曲線均比較飽滿(mǎn),具有良好的耗能能力,節(jié)點(diǎn)延性均較好。利用abaqus建立有限元模型,對(duì)試件在低周反復(fù)荷載作用下的受力性能進(jìn)行非線性有限元分析,分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。在此基礎(chǔ)上,分析軸壓比對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響。

通過(guò)對(duì)6個(gè)鋼管混凝土柱-鋼梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)及1個(gè)栓焊節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)加載試驗(yàn),研究了全螺栓連接節(jié)點(diǎn)的破壞模式、承載力以及延性性能。試驗(yàn)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(shí),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(diǎn);全螺栓連接節(jié)點(diǎn)具有更大的塑性變形能力、更大的峰值荷載和更長(zhǎng)的屈服平臺(tái),能夠滿(mǎn)足抗震規(guī)范位移限值要求。試驗(yàn)指出,全螺栓連接節(jié)點(diǎn)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(duì)平直段和上升段,分別對(duì)應(yīng)連接板與鋼梁翼緣的滑動(dòng)摩擦階段和螺栓孔與螺桿的接觸擠壓階段。試件經(jīng)過(guò)多級(jí)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(jí)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。

方鋼管混凝土柱-鋼梁隔板貫通節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)——為研究方鋼管混凝土柱與鋼梁連接的隔板貫通式節(jié)點(diǎn)的抗震性能，對(duì)4個(gè)足尺節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，分析了各試件的破壞過(guò)程及特征，并對(duì)節(jié)點(diǎn)的承栽力、延性、耗能能力和剛度退化等抗震性能指標(biāo)進(jìn)行了深入...

通過(guò)對(duì)方鋼管混凝土中柱的"十字形"節(jié)點(diǎn)、邊柱的"t形"節(jié)點(diǎn)、角柱的"l形"節(jié)點(diǎn)3根試件在低周反復(fù)加載的實(shí)驗(yàn),分析節(jié)點(diǎn)的破壞機(jī)理,比較三種節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能。結(jié)果表明:試件在鋼梁翼緣與側(cè)板連接的角隅處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)最終發(fā)生破壞;l形節(jié)點(diǎn)比十字形和t形節(jié)點(diǎn)要提前達(dá)到屈服,但其極限承載力介于兩者之間;三種節(jié)點(diǎn)滯回曲線均比較飽滿(mǎn),具有良好的耗能能力,節(jié)點(diǎn)的延性均較好。運(yùn)用abaqus6.5對(duì)試件在低周反復(fù)荷載作用下進(jìn)行非線性模擬計(jì)算,并分析軸壓比對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響。結(jié)果表明:分析得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好;當(dāng)軸壓比增大時(shí),節(jié)點(diǎn)的承載能力降低。

通過(guò)柱端加載的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)對(duì)8個(gè)內(nèi)隔板三邊焊接,而在未焊一邊柱壁板上布置圓柱頭栓釘?shù)姆戒摴芑炷林?h形鋼梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,研究了不同軸壓比情況下節(jié)點(diǎn)的破壞模式、延性、耗能性能等。試驗(yàn)結(jié)果表明,破壞之前節(jié)點(diǎn)具有良好的滯回性能、延性及耗能能力,滿(mǎn)足現(xiàn)行抗震規(guī)范的要求。該節(jié)點(diǎn)可以用于方鋼管混凝土柱兩側(cè)彎矩相差較大時(shí),彎矩較小一側(cè)節(jié)點(diǎn)。提出了相關(guān)的設(shè)計(jì)建議。

通過(guò)對(duì)6個(gè)鋼管混凝土柱-鋼梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)及1個(gè)栓焊節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)加載試驗(yàn),研究了全螺栓連接節(jié)點(diǎn)的破壞模式、承載力以及延性性能。試驗(yàn)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(shí),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(diǎn);全螺栓連接節(jié)點(diǎn)具有更大的塑性變形能力、更大的峰值荷載和更長(zhǎng)的屈服平臺(tái),能夠滿(mǎn)足抗震規(guī)范位移限值要求。試驗(yàn)指出,全螺栓連接節(jié)點(diǎn)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(duì)平直段和上升段,分別對(duì)應(yīng)連接板與鋼梁翼緣的滑動(dòng)摩擦階段和螺栓孔與螺桿的接觸擠壓階段。試件經(jīng)過(guò)多級(jí)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(jí)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。

為研究方鋼管混凝土柱與鋼梁連接的隔板貫通式節(jié)點(diǎn)的抗震性能,對(duì)4個(gè)足尺節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了低周反復(fù)荷載試驗(yàn),分析了各試件的破壞過(guò)程及特征,并對(duì)節(jié)點(diǎn)的承載力、延性、耗能能力和剛度退化等抗震性能指標(biāo)進(jìn)行了深入的研究與分析.結(jié)果表明,隔板貫通節(jié)點(diǎn)滯回曲線飽滿(mǎn),具有較強(qiáng)的耗能能力;鋼梁翼緣與隔板的連接構(gòu)造對(duì)節(jié)點(diǎn)的延性、耗能能力和剛度退化影響較大,倒角放坡型節(jié)點(diǎn)比側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)具有更好的抗震性能;隔板的厚度、澆筑孔徑和鋼管的寬厚比對(duì)梁端破壞節(jié)點(diǎn)的抗震性能影響較小,但在試件中澆筑混凝土可以顯著提高節(jié)點(diǎn)剛度,減小核心區(qū)的剪切變形,改善隔板貫通節(jié)點(diǎn)的抗震性能.

根據(jù)《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》推薦的節(jié)點(diǎn)形式,制作5個(gè)隔板貫穿式節(jié)點(diǎn)試件,通過(guò)低周反復(fù)加載試驗(yàn),探討此類(lèi)節(jié)點(diǎn)的抗震性能,分析梁端翼緣兩側(cè)的側(cè)板、鋼管柱的寬厚比以及隔板的外伸長(zhǎng)度等因素對(duì)節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:各試件實(shí)測(cè)滯回曲線均比較飽滿(mǎn),沒(méi)有明顯的剛度退化現(xiàn)象,具有較好的耗能性能;梁端翼緣兩側(cè)增加側(cè)板不僅可以緩解隔板與梁相交的角隅處應(yīng)力集中現(xiàn)象,而且提高了節(jié)點(diǎn)的延性。運(yùn)用ansys8.0對(duì)各節(jié)點(diǎn)試件在低周反復(fù)荷載作用下的滯回性能進(jìn)行非線性模擬計(jì)算,分析軸壓比、核心區(qū)混凝土強(qiáng)度、隔板外伸長(zhǎng)度等因素對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能的影響。結(jié)果表明:軸壓比和隔板外伸長(zhǎng)度對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能的影響較大;有限元計(jì)算所得的骨架曲線與實(shí)測(cè)骨架曲線吻合較好。

方鋼管混凝土柱-鋼梁剛性節(jié)點(diǎn)研究綜述——綜合國(guó)內(nèi)外的相關(guān)資料，介紹了方鋼管混凝土柱一鋼梁剛性節(jié)點(diǎn)的各種形式，并就各種節(jié)點(diǎn)形式的特點(diǎn)、受力性能及研究現(xiàn)狀做了闡述。最后，對(duì)方鋼管混凝土柱一鋼梁節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步研究工作做了探討。

新型方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)分析與應(yīng)用——目的提出一種cfrt柱與鋼梁連接的新型節(jié)點(diǎn)形式—貫穿鋼筋式節(jié)點(diǎn)，并給出其設(shè)計(jì)方法及施工步驟的建議。解決住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的抗彎性能問(wèn)題．方法采用通用有限元軟件ansys，考慮材料、幾何、接觸非線性，對(duì)節(jié)點(diǎn)模型進(jìn)...

-1- 方鋼管混凝土柱-鋼梁豎向加勁板式節(jié)點(diǎn)參數(shù)分析 吳文平1黃炳生2余杰3 （1.江蘇滬寧鋼機(jī)股份有限公司，江蘇宜興214231，2.南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，南京210009，3.宜興市萬(wàn)石鎮(zhèn)村鎮(zhèn)建設(shè)管理服務(wù)所， 江蘇宜興214212） 摘要:在合理選擇材料本構(gòu)關(guān)系、破壞準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，采用通用有限元軟件ansys對(duì)方鋼管混凝土柱-鋼梁豎向加 勁板式足尺節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了非線性有限元參數(shù)分析。探討了在單調(diào)荷載作用下，豎向加勁板的長(zhǎng)度和高度、梁翼緣斜率 對(duì)方鋼管混凝土柱－鋼梁豎向加勁板式節(jié)點(diǎn)的受力性能影響。結(jié)果表明：加勁板的長(zhǎng)度和高度對(duì)節(jié)點(diǎn)的承載力、延 性的影響明顯；加勁板高度hs應(yīng)大于梁寬，宜不大于梁寬的1.2倍；梁翼緣斜率ctg建議取3≤ctg≤4為宜。 關(guān)鍵詞:非線性有限元；方鋼管混凝土柱；豎向加勁板節(jié)點(diǎn)；單調(diào)荷載；受力性能 par

文章介紹了目前方鋼管混凝土柱-鋼梁半剛性連接節(jié)點(diǎn)的形式,概述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于方鋼管混凝土柱-鋼梁半剛性連接節(jié)點(diǎn)研究,提出方鋼管混凝土柱-鋼梁半剛性連接研究方向的一些看法和建議。

方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)形式探討

方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

峰”,此級(jí)配在實(shí)踐中常常引起混合料軟弱性狀,這種 性狀在施工時(shí)使混合料難以壓實(shí),在使用壽命期,其 抗永久變形能力的減弱已得到驗(yàn)證[5];級(jí)配2的粗集 料含量大,有利于粗集料之間互相嵌擠鎖結(jié),形成一 定程度的空間骨架結(jié)構(gòu),可以有效提高瀝青混合料在 行車(chē)荷載作用下抵抗塑性變形的能力,并能在一定程 度上形成嵌擠結(jié)構(gòu),混合料受凍收縮時(shí),粗集料之間 的骨架結(jié)構(gòu)會(huì)提供較大的內(nèi)摩阻力,能在一定程度上 抵抗收縮應(yīng)力,減小收縮應(yīng)力對(duì)混合料造成的損失, 改善瀝青混合料的凍融穩(wěn)定性。 4　結(jié)語(yǔ) (1)　貝雷法對(duì)瀝青混合料劃分粗細(xì)集料尺寸有 了新的認(rèn)識(shí),使設(shè)計(jì)者對(duì)于混合料的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)有 了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),避免了以往僅憑經(jīng)驗(yàn)或是有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 選擇級(jí)配的局限。 (2)　通過(guò)對(duì)兩種級(jí)配的路用性能分析,用貝雷法 檢驗(yàn)非貝雷法設(shè)計(jì)的級(jí)配時(shí),計(jì)算ca、fac、faf參數(shù) 可

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進(jìn)行了3榀方鋼管混凝土柱-鋼梁平面框架的低周反復(fù)加載試驗(yàn),分析了軸壓比和梁柱線剛度比對(duì)框架抗震性能的影響。得到了框架的荷載-位移滯回曲線、骨架曲線及各階段的荷載和位移值,分析了框架的破壞特征、延性、耗能能力、承載能力及剛度退化。試驗(yàn)結(jié)果表明:框架滯回曲線飽滿(mǎn),具有良好的變形性能和耗能能力;增大軸壓比將降低框架的延性和水平極限承載力,提高框架的耗能能力;增大梁柱線剛度比將降低框架的延性和耗能能力,提高框架的水平極限承載力。試驗(yàn)結(jié)果可為方鋼管混凝土柱-鋼梁框架的工程應(yīng)用提供參考。