冷彎矩形鋼管柱與H型鋼梁連接節(jié)點抗震性能分析

矩形管建筑結(jié)構(gòu)用冷彎矩形鋼管

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。

收集了q235和q345冷彎厚壁方矩管的材料不定性、幾何不定性、穩(wěn)定設(shè)計計算模式不定性以及短柱的承載力數(shù)據(jù).在此基礎(chǔ)上運用一次二階矩法進行了抗震及非抗震設(shè)計可靠度分析.最終給出q235和q345冷彎厚壁型鋼構(gòu)件強度和穩(wěn)定設(shè)計抗力分項系數(shù)以及承載力抗震調(diào)整系數(shù)建議值,為相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的修編提供了依據(jù).

為了研究方鋼管柱-工字鋼梁套管加強式端板連接的抗震性能,利用大型有限元軟件an-sys,考慮幾何非線性、材料非線性和狀態(tài)非線性對方鋼管柱-工字鋼梁套管加強式端板連接節(jié)點進行了循環(huán)荷載作用下的有限元分析,分析了端板厚度對梁柱節(jié)點滯回性能的影響及節(jié)點承載力、初始轉(zhuǎn)動剛度,耗能能力和延性的影響。計算結(jié)果表明:方鋼管柱-工字鋼梁套管加強式端板連接具有良好的延性和耗能能力。

方鋼管柱-H字鋼梁套管加強式端板連接節(jié)點抗震性能分析

通過9個節(jié)點模型的低周反復(fù)荷載試驗,研究了方鋼管混凝土柱與鋼梁相接節(jié)點的抗震性能。試驗結(jié)果表明,試件有很好的彈塑性變形能力和較好的耗能能力,滯回曲線比較飽滿;達到最大承載力時,大部分試件的鋼管柱轉(zhuǎn)角即層間位移角超過1/100;承載力下降時,滯回曲線的捏攏不明顯;含鋼率對內(nèi)隔板式節(jié)點承載力影響很大,尤其是柱壁厚度;內(nèi)隔板節(jié)點比錨定式節(jié)點具有更好的承載能力,但延性比后者要小;t字形節(jié)點壓彎性能比拉彎性能更好。用ansys程序?qū)υ囼炦M行了計算機模擬對比。

高頻焊接矩形管柱生產(chǎn)效率高,抗扭性能好,平面外剛度好,并且根據(jù)需要內(nèi)部可以充填混凝土,提高抵抗局部屈曲的能力,比目前的采用焊接(變截面)h型鋼的輕鋼廠房有更好的經(jīng)濟性。為提高梁柱連接節(jié)點的承載力、減小節(jié)點變形,提出了箱形柱柱頂與梁上翼緣齊平,槽鋼與梁端板等厚,槽鋼向上伸出長度以滿足安裝一排高強螺栓的要求,并設(shè)置三角形加勁肋與柱頂蓋板和槽鋼焊接,箱形柱頂和槽鋼內(nèi)面滿焊的節(jié)點形式,分析表明這種節(jié)點有很高的剛度和強度,能很好地滿足剛性連接的要求。

根據(jù)市場需要,結(jié)合武鋼集團漢口軋鋼廠的實際情況,介紹了如何對大型冷彎方矩形鋼管的成型工藝進行優(yōu)化,使產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu);如何充分發(fā)揮現(xiàn)有機組的能力,將產(chǎn)品規(guī)格由原來的280mm×280mm方管擴大到500mm×500mm方管

矩形鋼管混凝土異形柱-鋼梁框架節(jié)點抗震性能試驗

方鋼管柱與H型鋼梁連接形式評述

結(jié)合武鋼集團漢口軋鋼廠的實際情況,介紹了采用直接成型方式生產(chǎn)的大型厚壁冷彎方、矩形鋼管在形狀、焊縫質(zhì)量等方面可能存在的缺陷,分析缺陷產(chǎn)生的原因,提出了改進的措施并取得明顯的效果。

冷彎厚壁方矩形鋼管的成型工藝與性能

方鋼管柱與H型鋼梁連接形式評述 (2)

對目前應(yīng)用與研究較多的幾類方矩形冷成型鋼管柱-h型鋼梁連接節(jié)點以及鑄鋼節(jié)點按構(gòu)造形式和受力機理進行分類,并對各自的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)進行對比分析;概述鑄鋼節(jié)點的優(yōu)點和推廣的可能性。通過對這些節(jié)點形式的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的比較分析,表明每種節(jié)點都有其固有的優(yōu)點和不足,尋找一種技術(shù)經(jīng)濟各方面性能都很優(yōu)異的節(jié)點形式是不現(xiàn)實的,在實際選擇和開發(fā)節(jié)點時要根據(jù)具體情況揚長避短,工程設(shè)計人員要根據(jù)節(jié)點所在結(jié)構(gòu)的受力特點選擇合適的節(jié)點形式。

高頻焊接矩形管生產(chǎn)效率高,抗扭性能好,平面外剛度大,根據(jù)需要內(nèi)部可充填混凝土以提高抵抗局部屈曲的能力,比焊接h型鋼的輕鋼廠房有更好的經(jīng)濟性。為提高梁柱連接節(jié)點的承載力、減小節(jié)點變形,需在節(jié)點區(qū)外包槽鋼。本文分析了節(jié)點區(qū)不同厚度、不同形式外包槽鋼和不同的柱內(nèi)加勁肋設(shè)置等對節(jié)點強度和剛度的影響,得出了滿足剛性連接要求的節(jié)點區(qū)外包槽鋼厚度計算公式。研究了柱加勁肋、螺栓排列、螺栓數(shù)目、槽鋼寬度和槽鋼下伸長度等的影響。建議了箱形柱柱頂與梁上翼緣齊平,槽鋼與梁端板等厚,槽鋼向上伸出長度以滿足安裝一排高強螺栓的要求,并設(shè)置三角形加勁肋與柱頂蓋板和槽鋼焊接,箱形柱頂和槽鋼內(nèi)面滿焊的節(jié)點形式。分析表明這種節(jié)點有很高的剛度和強度,能滿足剛性連接的要求。

設(shè)計了5個截面長寬比不同的矩形鋼管混凝土構(gòu)件,對其進行了擬靜力試驗,分析其在低周反復(fù)荷載作用下的破壞形態(tài)、承載能力、變形能力、延性、滯回模型、耗能能力、強度退化、剛度退化等受力特性及抗震性能。研究結(jié)果表明,矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的耗能能力和塑性變形能力。截面長寬比不但影響曲線的數(shù)值,還會影響曲線的形狀,隨著截面長寬比的增大,水平承載力明顯提高,但試件的延性、變形能力和耗能能力有所下降,剛度退化、強度退化和試件受滑移的影響越來越明顯。

對冷彎c型鋼框架節(jié)點的抗震性能進行試驗研究與分析。為研究節(jié)點板厚度和螺栓間距兩因素對節(jié)點抗震性能的影響,設(shè)計4個不同節(jié)點板厚度及螺栓間距的t形梁柱節(jié)點試件。試件具體構(gòu)造為:梁柱均采用雙肢冷彎c型鋼,梁柱之間以熱軋鋼板內(nèi)插作為節(jié)點板,梁柱均在腹板處用4個高強螺栓與節(jié)點板連接。通過加載試驗,發(fā)現(xiàn)4個試件都為冷彎型鋼的受彎承載力破壞,并得到節(jié)點在循環(huán)荷載作用下的m-φ和p-δ滯回曲線,對節(jié)點的破壞機理、承載力退化、剛度退化、延性及耗能性能進行相應(yīng)的探索性分析。試驗結(jié)果表明:該種構(gòu)造的節(jié)點具有抗彎承載力高、承載力退化穩(wěn)定、如初始剛度大則剛度退化嚴(yán)重、耗能性能好、延性差的特點。

通過改變端彎矩比、荷載偏心率等參數(shù),對矩形鋼管混凝土不等端彎矩偏壓柱的力學(xué)性能進行了試驗研究,并在此基礎(chǔ)上對其受力全過程進行了有限元模擬計算。結(jié)果表明,由于構(gòu)件細長比較小,其最終破壞形態(tài)為端部鼓曲破壞;剛度和極限荷載隨構(gòu)件荷載偏心率增大而減小,延展性增加;有限元計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合。

倒槽鋼可便捷地連接管截面和實腹截面,本文論述了鋼管柱與鋼梁倒槽鋼連接節(jié)點的彎矩-轉(zhuǎn)角特性的數(shù)值分析結(jié)果。本文通過建立恰當(dāng)?shù)挠邢拊Ｐ?探討了不同節(jié)點構(gòu)造對節(jié)點彎矩-轉(zhuǎn)角特性的影響,所研究的節(jié)點參數(shù)包括柱截面形式、梁端節(jié)點類型、倒槽鋼的方向和高度等。有限元分析的結(jié)果表明:(1)連接圓鋼管的節(jié)點要比連接方鋼管的節(jié)點具有更高的強度與剛度;(2)倒槽鋼的高度越高,節(jié)點的剛度和強度越低;(3)與柱子焊接時,倒槽鋼的翼緣與梁的翼緣平行會比二者相垂直的方式具有高得多的剛度與強度;(4)如梁端采用平端板,圓鋼管柱與鋼梁的倒槽鋼連接節(jié)點具有足夠的剛度和強度,可將其視為半剛性節(jié)點及部分強度節(jié)點,并在半連續(xù)節(jié)點設(shè)計中應(yīng)用。

圓鋼管框架柱與H形鋼梁連接的節(jié)點構(gòu)造研究

杭蕭鋼構(gòu)股份有限公司常規(guī)方矩形鋼管柱組拼焊作業(yè)指導(dǎo)書 第1頁共1頁 常規(guī)方矩形鋼管柱組拼焊作業(yè)指導(dǎo)書 1概述 方矩形鋼管柱組拼焊，是指對方矩形鋼管柱的管段與隔板間組對焊縫按圖紙和焊接工藝要求進 行焊接的加工過程。 2作業(yè)條件 加工圖紙、工藝文件、起重設(shè)備、氣保焊機（焊條電弧焊機）、打磨機、烘槍、紅外線測溫儀、 保溫棉、清渣錘、鋼絲刷、尖嘴鉗、防堵劑、扁鏟、焊縫量規(guī)等。 3人員要求 作業(yè)人員或設(shè)備操作人員須經(jīng)相關(guān)技術(shù)、安全培訓(xùn)，合格后方可上崗作業(yè)；焊工須經(jīng)過相應(yīng)的 專業(yè)技術(shù)考試，取得專項合格證書或焊工證后方可上崗作業(yè)；作業(yè)時必須穿戴好相應(yīng)的勞保防護用 品。 4作業(yè)前準(zhǔn)備 4.1熟悉圖紙、工藝文件、質(zhì)量要求。 4.2復(fù)核組裝好的方矩形管節(jié)點部件或構(gòu)件整體規(guī)格是否符合加工圖紙要求；焊材、焊接坡口、裝 配等質(zhì)量是否符合圖紙、工藝及標(biāo)準(zhǔn)要求。 4.3檢查作

開展了2個構(gòu)造不同的矩形鋼管混凝土柱—h型鋼梁隔板貫通式節(jié)點試驗,重點研究了低周反復(fù)荷載下節(jié)點的滯回曲線、破壞形態(tài)、位移延性等指標(biāo).結(jié)果表明2個節(jié)點的破壞形態(tài)均為梁端形成塑性鉸;實現(xiàn)了"強柱弱梁"、"強節(jié)點弱構(gòu)件"的設(shè)計目標(biāo);2個節(jié)點的滯回曲線均呈梭形,表現(xiàn)出較好的耗能性能;節(jié)點構(gòu)造對其位移延性影響顯著.