方鋼管混凝土柱與鋼梁連接節(jié)點滯回性能簡化計算模型

目的提出一種cfrt柱與鋼梁連接的新型節(jié)點形式———貫穿鋼筋式節(jié)點,并給出其設計方法及施工步驟的建議,解決住宅建筑鋼結構節(jié)點的抗彎性能問題.方法采用通用有限元軟件ansys,考慮材料、幾何、接觸非線性,對節(jié)點模型進行數(shù)值分析;假定節(jié)點抗彎承載力由柱壁和鋼筋兩部分組成,給出簡化計算公式.結果有限元結果表明該節(jié)點承載力高、剛度大、延性好;簡化抗彎計算公式可以較好地估算節(jié)點屈服承載力和極限承載力.結論貫穿鋼筋式節(jié)點傳力明確、用料經(jīng)濟、制作簡便、外觀簡潔;根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范建議的設計方法明確合理,施工步驟簡單易行.

方鋼管混凝土柱耐火極限的理論計算模型——確定了高溫下組成方鋼管混凝土的鋼材和核心混凝土的應力—應變關系模型，在核心棍凝土的應力—應變關系模型中考慮了鋼材和核心混凝土相互作用的約束效應。合理地確定了方鋼管混凝土截面的溫度場分布利用數(shù)值分析方法計...

通過對4個隔板貫穿式方鋼管混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點試件的靜力性能試驗研究,揭示此類節(jié)點的受力機理和破壞形態(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度等因素對節(jié)點承載力和傳力機理的影響.試驗結果表明,該類節(jié)點具有受力明確,傳力途徑清晰的特點;寬厚比的改變對節(jié)點承載力的影響不大,但對于節(jié)點板剪應變的影響較大;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力集中現(xiàn)象,使塑性鉸出現(xiàn)梁上,遠離脆弱的梁端焊接區(qū),提高了節(jié)點的延性.

根據(jù)《矩形鋼管混凝土結構技術規(guī)程》推薦的節(jié)點形式,制作了兩類帶內(nèi)隔板的方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點,即栓焊連接和全對焊連接。建立同時考慮大變形的幾何非線性、高強螺栓連接的面—面接觸非線性、材料非線性等三重非線性因素的有限元分析模型,通過低周反復加載有限元分析,研究兩類節(jié)點的抗震性能,并對兩類節(jié)點的滯回曲線、骨架曲線、節(jié)點延性及耗能指標等進行對比分析。結果表明:栓焊連接節(jié)點由于螺栓的滑移致使節(jié)點的剛度較全對焊連接節(jié)點小,螺栓的滑移導致節(jié)點的屈服荷載較全對焊節(jié)點低,且全對焊節(jié)點與栓焊連接節(jié)點相比,承載力較大;兩類節(jié)點滯回曲線均比較飽滿,具有較好的耗能性能,由滯回曲線分析得出的耗能指標均滿足結構抗震設計的要求,且全對焊連接節(jié)點的耗能能力大于栓焊連接節(jié)點的耗能能力,抗震性能優(yōu)于栓焊連接節(jié)點。為鋼管混凝土結構設計提供了理論依據(jù)。

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,將其結果與文獻的理論公式計算結果進行比較,結果與理論公式吻合,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)點力學性能的影響。

方鋼管混凝土柱-鋼梁剛性節(jié)點研究綜述——綜合國內(nèi)外的相關資料，介紹了方鋼管混凝土柱一鋼梁剛性節(jié)點的各種形式，并就各種節(jié)點形式的特點、受力性能及研究現(xiàn)狀做了闡述。最后，對方鋼管混凝土柱一鋼梁節(jié)點的進一步研究工作做了探討。

-1- 方鋼管混凝土柱-鋼梁豎向加勁板式節(jié)點參數(shù)分析 吳文平1黃炳生2余杰3 （1.江蘇滬寧鋼機股份有限公司，江蘇宜興214231，2.南京工業(yè)大學土木工程學院，南京210009，3.宜興市萬石鎮(zhèn)村鎮(zhèn)建設管理服務所， 江蘇宜興214212） 摘要:在合理選擇材料本構關系、破壞準則的基礎上，采用通用有限元軟件ansys對方鋼管混凝土柱-鋼梁豎向加 勁板式足尺節(jié)點進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，豎向加勁板的長度和高度、梁翼緣斜率 對方鋼管混凝土柱－鋼梁豎向加勁板式節(jié)點的受力性能影響。結果表明：加勁板的長度和高度對節(jié)點的承載力、延 性的影響明顯；加勁板高度hs應大于梁寬，宜不大于梁寬的1.2倍；梁翼緣斜率ctg建議取3≤ctg≤4為宜。 關鍵詞:非線性有限元；方鋼管混凝土柱；豎向加勁板節(jié)點；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)點的形式,概述了近年來國內(nèi)外關于方鋼管混凝土柱-鋼梁半剛性連接節(jié)點研究,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。

綜合國內(nèi)外的相關資料,介紹了方鋼管混凝土柱-鋼梁剛性節(jié)點的各種形式,并就各種節(jié)點形式的特點、受力性能及研究現(xiàn)狀做了闡述。最后,對方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點的進一步研究工作做了探討。

通過有限元軟件ansys對設有雙t加勁板連接件的方鋼管混凝土柱—鋼梁節(jié)點進行了空間非線性分析,研究節(jié)點區(qū)在單調(diào)荷載和低周反復荷載作用下的受力機理,指出方鋼管混凝土柱—鋼梁節(jié)點具有優(yōu)良的延性及耗能能力,且加勁板的設置有效地降低了節(jié)點區(qū)的應力集中。

在分析方鋼管混凝土柱-h型鋼梁框架3種剛接節(jié)點的構造形式和特點的基礎上,提出了一種新型剛接節(jié)點———外肋環(huán)板節(jié)點。以外肋環(huán)板節(jié)點梁翼緣受拉模型為對象,分析了節(jié)點的受力傳力機理,并基于屈服線理論,推導出了梁翼緣受拉模型的屈服承載力計算公式,為這種新型節(jié)點今后的研究和工程應用提供了依據(jù)。

方鋼管混凝土柱-h型鋼梁節(jié)點的結構性能影響鋼管混凝土結構在住宅建筑中的推廣和應用。在總結方鋼管混凝土柱-h型鋼梁鉸接、半剛接和剛接節(jié)點類型的基礎上,對目前常用的內(nèi)隔板節(jié)點和新提出的外肋環(huán)板節(jié)點進行了理論分析與試驗研究?；谇€理論推導了內(nèi)隔板節(jié)點強度的計算公式,提出了基于靜力平衡理論的外肋環(huán)板節(jié)點的強度計算公式。結合工程實踐對這兩種節(jié)點進行了靜力拉伸試驗,分析了節(jié)點的破壞機制。借助于試件的應變測量,研究了節(jié)點的應變分布規(guī)律和應力傳遞機制,得到了荷載位移曲線、節(jié)點的屈服強度和極限強度。理論計算結果與試驗值分析比較表明,填充混凝土的內(nèi)隔板節(jié)點和外肋環(huán)板節(jié)點具有較好的剛度和延性。

當前,方鋼管混凝土柱-鋼梁半剛性節(jié)點的應用越來越廣泛,但國內(nèi)對這種半剛性節(jié)點受力性能的認識還很不完善。通過4組方鋼管混凝土柱-鋼梁長螺栓式半剛性節(jié)點在低周往復荷載下受力性能的試驗,探究此類節(jié)點的受力機理和破壞形態(tài)。通過對4組試驗滯回曲線、剛度退化、延性與耗能指標的分析得出此種節(jié)點有良好的耗能性能,可為鋼結構節(jié)點設計提供一些參考和借鑒。

火災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力—應變關系模型的基礎上，采用數(shù)值分析的方法對火災后方鋼管混凝土p—δ骨架曲線進行了分析，并進行了6個方鋼管混凝土構件的滯回性能試驗驗證，試驗結果與理論分析的結果基本吻合。

方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點形式探討

方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點的設計

峰”,此級配在實踐中常常引起混合料軟弱性狀,這種 性狀在施工時使混合料難以壓實,在使用壽命期,其 抗永久變形能力的減弱已得到驗證[5];級配2的粗集 料含量大,有利于粗集料之間互相嵌擠鎖結,形成一 定程度的空間骨架結構,可以有效提高瀝青混合料在 行車荷載作用下抵抗塑性變形的能力,并能在一定程 度上形成嵌擠結構,混合料受凍收縮時,粗集料之間 的骨架結構會提供較大的內(nèi)摩阻力,能在一定程度上 抵抗收縮應力,減小收縮應力對混合料造成的損失, 改善瀝青混合料的凍融穩(wěn)定性。 4　結語 (1)　貝雷法對瀝青混合料劃分粗細集料尺寸有 了新的認識,使設計者對于混合料的骨架嵌擠結構有 了進一步的認識,避免了以往僅憑經(jīng)驗或是有關標準 選擇級配的局限。 (2)　通過對兩種級配的路用性能分析,用貝雷法 檢驗非貝雷法設計的級配時,計算ca、fac、faf參數(shù) 可

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字形的縮尺試件進行了低周反復循環(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進行了分析,研究了各試件在不同軸壓比情況下的破壞過程及特征。試驗結果表明:該節(jié)點滯回曲線飽滿,耗能能力強,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。

首先介紹了目前工程中常用的兩種節(jié)點形式,并且指出各自的不足之處,在此基礎上研究出一種新型的節(jié)點形式———隔板貫通式節(jié)點,介紹這種新節(jié)點的構造措施和傳力路徑,提出抗拉承載力的計算式,并且通過靜力拉伸實驗驗證計算式的正確性,根據(jù)實驗現(xiàn)象分析破壞形式以及屈服機制,最后指出該節(jié)點在工程應用中需要注意的方面.

采用三維實體單元,對"帶內(nèi)隔板的方鋼管混凝土柱-削弱梁端鋼梁栓焊連接框架節(jié)點"建立了考慮幾何非線性、材料非線性和接觸非線性的有限元理論分析模型,將有限元模型與試驗模型進行對比分析,規(guī)律方面吻合較好,進而對"框架節(jié)點"在單調(diào)和低周反復荷載作用下的受力性能進行了數(shù)值分析,深入研究了其荷載-位移曲線、節(jié)點區(qū)梁端的應力分布規(guī)律、耗能能力及破壞特征。研究表明:各種梁端削弱節(jié)點p-δ曲線的初始剛度和梁端無削弱節(jié)點的初始剛度基本相同;梁端削弱節(jié)點的承載力比梁端無削弱節(jié)點的承載力有所降低,但降低幅度不大;梁端削弱節(jié)點均能夠?qū)⑺苄糟q外移致梁端削弱區(qū)域;各種削弱形式的梁端削弱節(jié)點均表現(xiàn)出良好的延性及耗能能力,具有較好的抗震性能。

方鋼管混凝土柱新型節(jié)點和異形柱

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：當試件的彈塑性層間位移角達到規(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端處鋼梁翼緣上出現(xiàn)較小的鼓曲變形,變形幅度遠小于栓焊節(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,峰值荷載可達到屈服荷載的2-3倍。