外套管式冷彎方鋼管與H型鋼梁連接節(jié)點的抗震性能

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4個1/2比例的鋼管混凝土分叉柱與鋼梁連接節(jié)點的擬靜力試驗,對其滯回性能、剛度退化、延性性能、耗能能力以及破壞特征進行了研究與分析,并與纖維桿元模型模擬的結(jié)果進行了比較。結(jié)果表明:節(jié)點在梁端塑性鉸破壞模式下鋼管混凝土樹狀節(jié)點的抗震性能較好;在局部焊接破壞模式下延性較低,抗震性能相對較差;鋼管分叉柱長寬比較大時,設(shè)置縱向隔板能更好地保證節(jié)點區(qū)域的穩(wěn)定性。

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。

方鋼管柱與H型鋼梁連接形式評述

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。

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(fù)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(biāo)等進行對比分析。結(jié)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(dǎo)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(biāo)均滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計提供了理論依據(jù)。

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。

為了研究地震作用下方鋼管混凝土柱-鋼梁角鋼連接節(jié)點的受力性能,設(shè)計了3個梁柱節(jié)點試件并對其進行低周往復(fù)循環(huán)荷載試驗,分析了角鋼短肢長肢比和角鋼厚度對試件的剛度、承載力、耗能能力、延性性能及節(jié)點域剪切變形的影響。試驗結(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,通過增加角鋼短肢長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,從而有效保護節(jié)點核心區(qū)。增加角鋼的厚度對節(jié)點的初始剛度及承載力影響明顯,隨著角鋼厚度的增加,節(jié)點的初始剛度和承載力隨之增加;增加角鋼短肢長肢比能夠提高節(jié)點的耗能能力和剛度。該節(jié)點具有較高的承載力、剛度及較大的變形能力,符合抗震設(shè)計理念。

方鋼管柱-h型鋼梁邊框內(nèi)填鋼板剪力墻是一種新型抗震剪力墻.為研究填充鋼板墻對鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震性能和受力性能的影響規(guī)律,該文進行了兩層單跨方鋼管柱-h型鋼梁框架結(jié)構(gòu)和內(nèi)填帶豎縫薄鋼板框架剪力墻在單調(diào)加載和低周反復(fù)加載情況下的ansys數(shù)值模擬分析,研究對比分析了兩種框架結(jié)構(gòu)的承載能力、延性、耗能能力、破壞特征以及破壞機理。結(jié)果表明,鋼板墻使鋼框架的承載能力和初始剛度大幅度提高,同時也具有良好的抗震性能和耗能能力。

基于已有試驗和數(shù)值計算結(jié)果,研究了鋼管混凝土柱(cfst)和鋼梁的復(fù)合節(jié)點模型。采用參數(shù)研究法利用有限元分析方法(fea)分析了節(jié)點連接處的彈性剪切剛度和剪切變形,給出了復(fù)合節(jié)點連接處包含彈性剪切剛度、剪切強度、剪切變形和滯后準(zhǔn)則的遲滯模型。該遲滯模型用于整合基于纖維的節(jié)點宏單元,節(jié)點宏單元通過有限元方法和試驗結(jié)果得到證實。研究了cfst節(jié)點和宏單元框架的整體和局部性能。該模型計算精確,建模方法適當(dāng),能夠用于大尺寸和復(fù)雜組合結(jié)構(gòu)的抗震性能分析。

研究梁通柱斷式方鋼管混凝土中節(jié)點在低周反復(fù)荷載作用下的受力性能和抗震性能.該種節(jié)點在節(jié)點區(qū)中斷柱的外鋼管,使鋼筋混凝土梁的縱筋在節(jié)點直通.在節(jié)點區(qū)設(shè)置芯鋼管、密排箍筋、豎向短筋連系上下鋼管混凝土柱.通過2個縮尺模型試件的擬靜力試驗,得到節(jié)點試件的破壞過程、破壞形態(tài)、試件滯回曲線和試件各組成部分的荷載-應(yīng)變關(guān)系.試驗結(jié)果表明:該種節(jié)點在低周反復(fù)荷載作用下性能良好.試件破壞發(fā)生在梁根部,節(jié)點區(qū)尚有較大承載潛力,試件的耗能性能、位移延性良好.軸壓比的增大對于承載力有提高作用,但耗能能力和位移延性有降低趨勢.

由于缺乏計算理論和方法,大多數(shù)半剛性節(jié)點按剛性節(jié)點進行設(shè)計,與實際情況相差很大。結(jié)合外套管式節(jié)點擬靜力試驗得到的初始剛度和彎矩-轉(zhuǎn)角曲線,采用有限元分析的方法,將該節(jié)點視為彈簧單元,通過通用有限元軟件ansys建立有限元模型進行時程計算分析,研究節(jié)點剛度對多層鋼框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。計算結(jié)果表明:采用外套管式節(jié)點連接的鋼框架結(jié)構(gòu),相對于理想剛接的情況,結(jié)構(gòu)的自振周期和振型都有很大變化,在地震作用下結(jié)構(gòu)的底部剪力明顯減小,動力響應(yīng)變化很大。在鋼框架分析和設(shè)計中,應(yīng)考慮該種節(jié)點半剛性的影響。

http://www.***.*** -1- 鋼骨-鋼管混凝土組合重載柱與鋼梁連接節(jié)點抗震性 能試驗研究1 王清湘，溫宇平 大連理工大學(xué)土木水利學(xué)院遼寧大連(116024) e-mail：wen_yuping@163.com 摘要：重載柱的節(jié)點設(shè)計對結(jié)構(gòu)整體防倒塌能力具有重要意義。本文對一種新型組合重載 柱的節(jié)點進行了低周反復(fù)荷載的試驗，對節(jié)點的抗震性能做出了評估，為工程設(shè)計提供了依 據(jù)和建議。 關(guān)鍵詞：重載柱；承載力；抗震性能；延性；節(jié)點 中圖分類號：tu398 重載柱的節(jié)點設(shè)計對結(jié)構(gòu)整體防倒塌能力具有重要意義。本文研究的重載柱是鋼骨－鋼 管混凝土，即在鋼管混凝土中加入型鋼作為鋼骨。本文研究了重載柱與鋼梁連接節(jié)點在低周 反復(fù)荷載作用下的受力性能，試驗總共包含8個試件，對試驗結(jié)果進行分析得出了梁柱節(jié)點 的抗震性能指標(biāo)，通過對這些指標(biāo)的

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net 第36卷第1期 2010年2月 包　鋼　科　技 scienceandtechnologyofbaotousteel vol.36,no.1 february,2010 冷彎薄壁c型鋼節(jié)點的抗震性能試驗研究 3 劉志宏 1 ,劉之峰 1 ,高春彥 2 (1.包鋼(集團)公司設(shè)計研究院,內(nèi)蒙古　包頭　014010; 2.內(nèi)蒙古科技大學(xué)土木工程學(xué)院,內(nèi)蒙古　包頭　014010) 摘　要:通過4個冷彎薄壁c型鋼梁柱節(jié)點的低周反復(fù)荷載試驗,以節(jié)點板螺栓間距與節(jié)點板厚度為參數(shù),研究分 析了該種節(jié)點的滯回曲線、延性與承載能力

為了研究方鋼管再生混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點在不同影響因素下的抗震性能,基于現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范,以再生骨料取代率、粘結(jié)滑移、混凝土等級為設(shè)計變化參數(shù),設(shè)計并制作了4根節(jié)點模型并進行了擬靜力試驗。詳細(xì)觀察了破壞過程,得到了實測滯回曲線?；谠囼灁?shù)據(jù),詳細(xì)分析了各設(shè)計變化參數(shù)對節(jié)點承載力、剛度、位移延性系數(shù)及耗能能力的影響程度。研究結(jié)果表明,各變化參數(shù)下的節(jié)點模型在破壞形態(tài)上都表現(xiàn)一致,均表現(xiàn)出鋼梁翼緣的斷裂破壞;不同再生骨料取代率對節(jié)點抗震性能影響不大;粘結(jié)滑移有否對節(jié)點抗震性能影響極小;混凝土等級越高,節(jié)點承載能力隨之變大,但變形能力變差。研究成果可為方鋼管再生混凝土柱-鋼梁結(jié)構(gòu)的推廣和應(yīng)用提供理論參考。

為了研究方鋼管再生混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點在不同影響因素下的抗震性能,基于現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范,以再生骨料取代率、粘結(jié)滑移、混凝土等級為設(shè)計變化參數(shù),設(shè)計并制作了4根節(jié)點模型并進行了擬靜力試驗。詳細(xì)觀察了破壞過程,得到了實測滯回曲線?；谠囼灁?shù)據(jù),詳細(xì)分析了各設(shè)計變化參數(shù)對節(jié)點承載力、剛度、位移延性系數(shù)及耗能能力的影響程度。研究結(jié)果表明,各變化參數(shù)下的節(jié)點模型在破壞形態(tài)上都表現(xiàn)一致,均表現(xiàn)出鋼梁翼緣的斷裂破壞;不同再生骨料取代率對節(jié)點抗震性能影響不大;粘結(jié)滑移有否對節(jié)點抗震性能影響極小;混凝土等級越高,節(jié)點承載能力隨之變大,但變形能力變差。研究成果可為方鋼管再生混凝土柱-鋼梁結(jié)構(gòu)的推廣和應(yīng)用提供理論參考。

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,峰值荷載可達到屈服荷載的2-3倍。

圓鋼管框架柱與H形鋼梁連接的節(jié)點構(gòu)造研究

方鋼管混凝土框架節(jié)點抗震性能的試驗研究——通過對一榀兩跨三層的方鋼管混凝土組合框架在低周反復(fù)荷載作用下的模型試驗，研究了方鋼管混凝土框架節(jié)點的抗震性能，對方鋼管混凝土組合框架節(jié)點的合理設(shè)計施工提出建議。

基于現(xiàn)行規(guī)范,設(shè)計制作方鋼管混凝土-鋼梁組合框架中間層中柱節(jié)點(╋)、中間層邊柱節(jié)點(┣)、頂層邊柱節(jié)點(┏)三種模型,并進行低周反復(fù)荷載作用下的抗震性能試驗。結(jié)果表明:節(jié)點在鋼梁翼緣與側(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)點比中間層中柱節(jié)點和中間層邊柱節(jié)點提前達到屈服,其極限承載力介于后兩者之間;三種節(jié)點滯回曲線均比較飽滿,具有良好的耗能能力,節(jié)點延性均較好。利用abaqus建立有限元模型,對試件在低周反復(fù)荷載作用下的受力性能進行非線性有限元分析,分析結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。在此基礎(chǔ)上,分析軸壓比對節(jié)點承載力的影響。

為研究方鋼管再生混凝土柱—再生混凝土梁節(jié)點的抗震性能,對4個不同構(gòu)造措施的方鋼管再生混凝土柱—再生混凝土梁節(jié)點進行了低周反復(fù)加載試驗,對試件破壞過程及模式進行了細(xì)致的觀測,并對滯回曲線、骨架曲線、承載能力、耗能能力、延性性能及剛度退化等多項抗震性能指標(biāo)進行詳細(xì)分析,以此揭示不同的節(jié)點構(gòu)造措施對方鋼管再生混凝土柱—再生混凝土梁節(jié)點抗震性能的影響。研究結(jié)果表明:各試件的滯回曲線均較飽滿,試件的受力過程均可分為彈性階段、彈塑性階段和破環(huán)階段；增設(shè)節(jié)點板或加強環(huán)等措施能夠提高試件的承載能力與初始剛度；各試件的平均位移延性系數(shù)在2.42~3.24具有較好的延性性能；各試件在破壞狀態(tài)時的等效粘滯阻尼系數(shù)均在0.50以上,表明該型節(jié)點具有良好的耗能能力；隨著加載目標(biāo)位移值的不斷增加,剛度退化規(guī)律呈現(xiàn)出先快后慢的特點。