冷彎方管柱H型鋼梁節(jié)點(diǎn)連接承載力研究

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方管柱和h型鋼梁采用隔板貫通式連接而成的鋼框架成為多高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的一種良好的選擇,在我國還沒有設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可循。為了促進(jìn)方管柱-h型鋼梁隔板貫通式節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用,在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行了有限元數(shù)值分析,對比隔板貫通節(jié)點(diǎn)與柱貫通節(jié)點(diǎn)的異同點(diǎn),并分析了隔板挑出長度和軸壓比對節(jié)點(diǎn)承載力的影響,提出改進(jìn)方向。

利用ansys有限元程序,研究了材料非線性條件下兩端固接時(shí)負(fù)公差和初彎曲對冷彎薄壁型鋼組合方管柱極限承載力的影響。分析結(jié)果表明:冷彎薄壁型鋼組合方管柱中,初始缺陷對其極限承載力的影響不能忽略;當(dāng)僅存在負(fù)公差時(shí),冷彎薄壁型鋼組合方管柱的極限承載力降低7%~13%;當(dāng)僅存在初彎曲時(shí),冷彎薄壁型鋼組合方管柱的極限承載力降低可達(dá)6%,且初彎曲對短柱的極限承載力要比對長柱的影響小。當(dāng)同時(shí)存在初彎曲和負(fù)公差時(shí),柱的極限承載力降低不是兩種影響的簡單相加。

為研究波紋腹板h型鋼梁的受彎性能,首先對其進(jìn)行理論分析,得出波紋腹板h型鋼梁的承載力完全由上、下翼緣提供,腹板不承擔(dān)彎曲正應(yīng)力,并提出受彎承載力的理論計(jì)算式。設(shè)計(jì)完成2個(gè)試件的受彎承載力試驗(yàn),得到了試件的荷載-位移曲線、極限荷載和破壞形態(tài)等。試驗(yàn)結(jié)果證明了所提出理論分析模型的正確性,并驗(yàn)證了所提出的承載力計(jì)算式是安全合理的。為了進(jìn)一步驗(yàn)證理論分析模型,同時(shí)支持參數(shù)分析,采用有限元方法對波紋腹板h型鋼梁的受彎性能進(jìn)行數(shù)值模擬。有限元方法和試驗(yàn)得到極限彎矩等結(jié)果較為接近,試驗(yàn)梁的破壞彎矩超過理論塑性彎矩20%以上。通過參數(shù)分析可知:稠密腹板波形及較小的翼緣寬厚比能夠提高極限彎矩;腹板高厚比對極限彎矩?zé)o顯著影響。

建立波紋腹板h型鋼梁的受力模型,按照板的穩(wěn)定理論分別給出了波紋腹板局部屈曲和整體屈曲的抗剪承載力理論公式,并設(shè)計(jì)4根構(gòu)件進(jìn)行了試驗(yàn)及有限元數(shù)值模擬分析,研究了不同的波紋尺寸、腹板厚度等因素對構(gòu)件承載力的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明:若波紋尺寸設(shè)計(jì)得當(dāng),腹板剪切強(qiáng)度可以達(dá)到甚至超過鋼材的剪切屈服強(qiáng)度,而有限元方法能夠有效預(yù)測構(gòu)件承載力和破壞模式.最后結(jié)合理論分析和試驗(yàn)研究提出了波紋腹板h型鋼的設(shè)計(jì)建議.

運(yùn)用ansys有限元軟件,在綜合考慮初始幾何缺陷、殘余應(yīng)力、冷彎效應(yīng)等因素的基礎(chǔ)上,分析了厚壁冷彎方鋼管軸心壓桿的極限承載力,得出其穩(wěn)定系數(shù),并與《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比,提出了厚壁冷彎方鋼管軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)的初步確定方法。

對不同加載方式和不同加固模式下的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(cfrp)加固h型鋼梁進(jìn)行了兩組比較試驗(yàn),并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了綜合分析。通過對試驗(yàn)結(jié)果的比較分析,給出了各種加固方式下的鋼梁的極限承載力變化及cfrp布和鋼梁的各項(xiàng)力學(xué)性能,得出了一些具有工程指導(dǎo)意義的結(jié)論。

厚壁冷彎方矩管和熱軋H型鋼軸壓極限承載力的對比研究

結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化的研究,設(shè)計(jì)了冷彎方鋼管與h型鋼梁的螺栓連接外套管式節(jié)點(diǎn)。為研究該種節(jié)點(diǎn)的抗震性能,進(jìn)行了3個(gè)十字形足尺構(gòu)件的低周反復(fù)試驗(yàn)。通過研究擬靜力試驗(yàn)所得的滯回曲線求得該節(jié)點(diǎn)的等效阻尼比,并以此衡量其耗能能力。從恢復(fù)力特性曲線得到與一次加載相接近的骨架曲線、節(jié)點(diǎn)的初始剛度和剛度退化等參數(shù)。通過這些參數(shù)從強(qiáng)度、變形和能量等三方面判別和鑒定外套管式梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能。

將隔板內(nèi)連式和貫通式節(jié)點(diǎn)相結(jié)合并加以改進(jìn),提出了h型鋼梁-鋼管柱剛性連接的新型節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)既克服了隔板貫通式節(jié)點(diǎn)下隔板寬度大于墻體影響室內(nèi)美觀與布置的缺點(diǎn),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(qiáng),適合在居住建筑中使用。對該節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行比較系統(tǒng)的分析研究,包括運(yùn)用非線性有限元程序ansys,模擬低周反復(fù)加載試驗(yàn);制作多個(gè)足尺模型,進(jìn)行實(shí)際的低周反復(fù)加載試驗(yàn)。結(jié)果表明該節(jié)點(diǎn)具有良好的延性和耗能能力,且塑性鉸都出現(xiàn)在加強(qiáng)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(yàn)是研究新型節(jié)點(diǎn)連接性能的有效方法,在通常情況下,能用來代替實(shí)際試驗(yàn),以達(dá)到減少研究時(shí)間和研究費(fèi)用的目的。

結(jié)合國內(nèi)首次將大規(guī)格冷彎矩形鋼管作為柱材應(yīng)用到實(shí)際工程中的浙江某輕紡市場的工程實(shí)例,對冷彎矩形鋼管結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究。利用有限元分析軟件,對冷彎矩形鋼管柱與h型鋼梁連接節(jié)點(diǎn)與焊接箱形鋼管柱與h型鋼梁連接節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行對比分析,探討出冷彎矩形鋼管的冷成型過程對節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響。

采用有限元軟件ansys建立了對單肢冷彎c型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的有限元模型,探討了槽鋼翼緣寬度、螺栓直徑和材料屈服強(qiáng)度對節(jié)點(diǎn)屈曲荷載和螺栓孔變形的影響。研究表明:槽鋼翼緣寬度、節(jié)點(diǎn)處螺栓的直徑對梁柱連接節(jié)點(diǎn)屈曲荷載的影響不大,而材料的屈服強(qiáng)度對連接節(jié)點(diǎn)屈曲荷載的影響比較大。同時(shí),試件發(fā)生畸變屈曲時(shí)螺栓孔變形比較小,一般都小于2.5mm。

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輕鋼立柱墻體是低層冷彎型鋼建筑中一種新型的墻體結(jié)構(gòu)形式,對輕鋼立柱墻體中主要承力構(gòu)件c型截面立柱試件進(jìn)行了軸心承載力性能試驗(yàn)研究。墻體立柱試件分不帶墻板和帶墻板兩類,通過對1∶1模型試件試驗(yàn)結(jié)果得出:考慮墻板支承效應(yīng)可大大提高立柱屈曲承載能力,還給出了不帶墻板和帶墻板立柱軸心受壓屈曲承載力的計(jì)算建議方法

h型鋼梁與rhs柱的端板栓接節(jié)點(diǎn)是一種新型的半剛性連接節(jié)點(diǎn),本文通過足尺試驗(yàn)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(diǎn)的承載能力可達(dá)焊接節(jié)點(diǎn)的85%,但轉(zhuǎn)動能力明顯大于焊接節(jié)點(diǎn),抗震性能也明顯優(yōu)于焊接節(jié)點(diǎn),具有良好的運(yùn)用前景。

mm800 mm16 kn.m0 kn18411 mm384 mm 239408.14 mm 2463246.7 kn/mm 20.21 kn/mm20.0191 0.935318 kn25680.8 0.9 mm7610 mm6849 8.56125 0.754394 0 0 1 kn19373.43 鋼管的內(nèi)半徑γc 鋼管的橫截面面積aa 鋼管內(nèi)混凝土的橫截面面積ac 鋼管的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fa 柱的等效計(jì)算長度le 考慮偏心影響的承載力折減系數(shù)ψe 鋼管混凝土柱的承載力設(shè)計(jì)值nu 偏心矩e0 鋼管柱承載力計(jì)算 鋼管柱直徑 鋼管壁厚 混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fc le/d 柱兩端彎矩設(shè)計(jì)值中較大者m2 軸向壓力設(shè)計(jì)值n 考慮長細(xì)比影響的承載力折減系數(shù)ψl 鋼管混凝土的套箍指標(biāo)θ=faa

為研究焊接蜂窩鋼梁-復(fù)合焊接環(huán)式箍筋砼柱連接節(jié)點(diǎn)的破壞特征和受力性能,進(jìn)行了4個(gè)蜂窩梁貫通型接點(diǎn)、2個(gè)外伸式端板連接節(jié)點(diǎn)、2個(gè)平齊式端板連接節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)表明前三組試件為節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切破壞,第四組試件為鋼梁翼緣屈服破壞;外伸式端板的約束作用以及高強(qiáng)螺栓預(yù)壓力的存在,使得節(jié)點(diǎn)域混凝土開裂較少,大大改善了節(jié)點(diǎn)域的抗剪能力,同時(shí)也能增大節(jié)點(diǎn)剛度。對節(jié)點(diǎn)的抗震受剪承載力進(jìn)行了分析,并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗震受剪承載力計(jì)算公式,可供工程實(shí)際參考。

進(jìn)行了碳纖維布加固鋼梁的抗彎力學(xué)性能試驗(yàn),通過加固鋼梁與未加固鋼梁的力學(xué)性能對比分析,碳纖維布加固鋼梁能有效提高承載力。另外,對碳纖維布加固鋼梁在彈性階段的受彎承載力公式進(jìn)行了推導(dǎo),可供鋼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)計(jì)算參考。

蜂窩狀鋼骨混凝土t形柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)抗剪承載力研究——蜂窩狀鋼骨混凝土異形柱是一種特別適用于住宅的新型異形柱結(jié)構(gòu)體系。在已有學(xué)者試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬的方法對蜂窩狀鋼骨混凝土t形柱一鋼梁節(jié)點(diǎn)的抗剪承載力性能進(jìn)行全面研究，研究參數(shù)包括柱軸壓比...

焊接方管節(jié)點(diǎn)極限承載力計(jì)算

本文在方管節(jié)點(diǎn)非線性有限元分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合文獻(xiàn)的研究結(jié)果,提出了一個(gè)分析等寬度+型和x型方管節(jié)點(diǎn)腹板失穩(wěn)破壞時(shí)極限承載力的“等效框筒模型”。在模型分析的基礎(chǔ)上,提出了一個(gè)計(jì)算方管節(jié)點(diǎn)極限承載力的公式。該公式和國外最好的公式相比具有精確實(shí)用,形式簡單合理的優(yōu)點(diǎn),可供我國制訂“鋼管結(jié)構(gòu)規(guī)范”使用。

法蘭連接是鋼管結(jié)構(gòu)中一種重要的連接形式,拉、彎作用是法蘭連接節(jié)點(diǎn)的主要受力工況。國內(nèi)外現(xiàn)存的法蘭連接節(jié)點(diǎn)在拉、彎作用下的承載力驗(yàn)算公式很少,且未能全面考慮節(jié)點(diǎn)的受力特性,有明顯的不足。利用屈服線理論,得到了由法蘭板厚度控制的法蘭連接節(jié)點(diǎn)拉彎承載力計(jì)算公式,并與可靠的有限元計(jì)算結(jié)果相比較,證明了所提出的理論計(jì)算公式的合理性和適用性,可為法蘭連接節(jié)點(diǎn)拉彎設(shè)計(jì)提供參考。