外套管式冷弯方钢管与H型钢梁连接节点的抗震性能

方钢管柱-H字钢梁套管加强式端板连接节点抗震性能分析

通过4个1/2比例的钢管混凝土分叉柱与钢梁连接节点的拟静力试验,对其滞回性能、刚度退化、延性性能、耗能能力以及破坏特征进行了研究与分析,并与纤维杆元模型模拟的结果进行了比较。结果表明:节点在梁端塑性铰破坏模式下钢管混凝土树状节点的抗震性能较好;在局部焊接破坏模式下延性较低,抗震性能相对较差;钢管分叉柱长宽比较大时,设置纵向隔板能更好地保证节点区域的稳定性。

将隔板内连式和贯通式节点相结合并加以改进,提出了h型钢梁-钢管柱刚性连接的新型节点。该节点既克服了隔板贯通式节点下隔板宽度大于墙体影响室内美观与布置的缺点,又使梁下翼缘与柱的连接像上翼缘与柱的连接一样得到有效加强,适合在居住建筑中使用。对该节点的抗震性能进行比较系统的分析研究,包括运用非线性有限元程序ansys,模拟低周反复加载试验;制作多个足尺模型,进行实际的低周反复加载试验。结果表明该节点具有良好的延性和耗能能力,且塑性铰都出现在加强段以外的梁上。通过两种研究方法的比较,也可以看出有限元模拟试验是研究新型节点连接性能的有效方法,在通常情况下,能用来代替实际试验,以达到减少研究时间和研究费用的目的。

方钢管柱与H型钢梁连接形式评述

方钢管柱与H型钢梁连接形式评述 (2)

对目前应用与研究较多的几类方矩形冷成型钢管柱-h型钢梁连接节点以及铸钢节点按构造形式和受力机理进行分类,并对各自的技术经济指标进行对比分析;概述铸钢节点的优点和推广的可能性。通过对这些节点形式的技术经济指标的比较分析,表明每种节点都有其固有的优点和不足,寻找一种技术经济各方面性能都很优异的节点形式是不现实的,在实际选择和开发节点时要根据具体情况扬长避短,工程设计人员要根据节点所在结构的受力特点选择合适的节点形式。

根据《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的节点形式,制作了两类带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点,即栓焊连接和全对焊连接。建立同时考虑大变形的几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、材料非线性等三重非线性因素的有限元分析模型,通过低周反复加载有限元分析,研究两类节点的抗震性能,并对两类节点的滞回曲线、骨架曲线、节点延性及耗能指标等进行对比分析。结果表明:栓焊连接节点由于螺栓的滑移致使节点的刚度较全对焊连接节点小,螺栓的滑移导致节点的屈服荷载较全对焊节点低,且全对焊节点与栓焊连接节点相比,承载力较大;两类节点滞回曲线均比较饱满,具有较好的耗能性能,由滞回曲线分析得出的耗能指标均满足结构抗震设计的要求,且全对焊连接节点的耗能能力大于栓焊连接节点的耗能能力,抗震性能优于栓焊连接节点。为钢管混凝土结构设计提供了理论依据。

对冷弯c型钢框架节点的抗震性能进行试验研究与分析。为研究节点板厚度和螺栓间距两因素对节点抗震性能的影响,设计4个不同节点板厚度及螺栓间距的t形梁柱节点试件。试件具体构造为:梁柱均采用双肢冷弯c型钢,梁柱之间以热轧钢板内插作为节点板,梁柱均在腹板处用4个高强螺栓与节点板连接。通过加载试验,发现4个试件都为冷弯型钢的受弯承载力破坏,并得到节点在循环荷载作用下的m-φ和p-δ滞回曲线,对节点的破坏机理、承载力退化、刚度退化、延性及耗能性能进行相应的探索性分析。试验结果表明:该种构造的节点具有抗弯承载力高、承载力退化稳定、如初始刚度大则刚度退化严重、耗能性能好、延性差的特点。

为了研究地震作用下方钢管混凝土柱-钢梁角钢连接节点的受力性能,设计了3个梁柱节点试件并对其进行低周往复循环荷载试验,分析了角钢短肢长肢比和角钢厚度对试件的刚度、承载力、耗能能力、延性性能及节点域剪切变形的影响。试验结果表明:角钢连接的塑性铰出现在角钢与柱壁相接触部位,往复荷载下最终破坏形态为角钢与柱壁焊接部位出现角钢撕裂现象,通过增加角钢短肢长肢比和增加角钢厚度可以将塑性铰外移,使角钢与柱壁相接触部位的撕裂程度减轻,从而有效保护节点核心区。增加角钢的厚度对节点的初始刚度及承载力影响明显,随着角钢厚度的增加,节点的初始刚度和承载力随之增加;增加角钢短肢长肢比能够提高节点的耗能能力和刚度。该节点具有较高的承载力、刚度及较大的变形能力,符合抗震设计理念。

方钢管柱-h型钢梁边框内填钢板剪力墙是一种新型抗震剪力墙.为研究填充钢板墙对钢框架结构的抗震性能和受力性能的影响规律,该文进行了两层单跨方钢管柱-h型钢梁框架结构和内填带竖缝薄钢板框架剪力墙在单调加载和低周反复加载情况下的ansys数值模拟分析,研究对比分析了两种框架结构的承载能力、延性、耗能能力、破坏特征以及破坏机理。结果表明,钢板墙使钢框架的承载能力和初始刚度大幅度提高,同时也具有良好的抗震性能和耗能能力。

基于已有试验和数值计算结果,研究了钢管混凝土柱(cfst)和钢梁的复合节点模型。采用参数研究法利用有限元分析方法(fea)分析了节点连接处的弹性剪切刚度和剪切变形,给出了复合节点连接处包含弹性剪切刚度、剪切强度、剪切变形和滞后准则的迟滞模型。该迟滞模型用于整合基于纤维的节点宏单元,节点宏单元通过有限元方法和试验结果得到证实。研究了cfst节点和宏单元框架的整体和局部性能。该模型计算精确,建模方法适当,能够用于大尺寸和复杂组合结构的抗震性能分析。

研究梁通柱断式方钢管混凝土中节点在低周反复荷载作用下的受力性能和抗震性能.该种节点在节点区中断柱的外钢管,使钢筋混凝土梁的纵筋在节点直通.在节点区设置芯钢管、密排箍筋、竖向短筋连系上下钢管混凝土柱.通过2个缩尺模型试件的拟静力试验,得到节点试件的破坏过程、破坏形态、试件滞回曲线和试件各组成部分的荷载-应变关系.试验结果表明:该种节点在低周反复荷载作用下性能良好.试件破坏发生在梁根部,节点区尚有较大承载潜力,试件的耗能性能、位移延性良好.轴压比的增大对于承载力有提高作用,但耗能能力和位移延性有降低趋势.

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节点按刚性节点进行设计,与实际情况相差很大。结合外套管式节点拟静力试验得到的初始刚度和弯矩-转角曲线,采用有限元分析的方法,将该节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件ansys建立有限元模型进行时程计算分析,研究节点刚度对多层钢框架结构抗震性能的影响。计算结果表明:采用外套管式节点连接的钢框架结构,相对于理想刚接的情况,结构的自振周期和振型都有很大变化,在地震作用下结构的底部剪力明显减小,动力响应变化很大。在钢框架分析和设计中,应考虑该种节点半刚性的影响。

http://www.***.*** -1- 钢骨-钢管混凝土组合重载柱与钢梁连接节点抗震性 能试验研究1 王清湘，温宇平 大连理工大学土木水利学院辽宁大连(116024) e-mail：wen_yuping@163.com 摘要：重载柱的节点设计对结构整体防倒塌能力具有重要意义。本文对一种新型组合重载 柱的节点进行了低周反复荷载的试验，对节点的抗震性能做出了评估，为工程设计提供了依 据和建议。 关键词：重载柱；承载力；抗震性能；延性；节点 中图分类号：tu398 重载柱的节点设计对结构整体防倒塌能力具有重要意义。本文研究的重载柱是钢骨－钢 管混凝土，即在钢管混凝土中加入型钢作为钢骨。本文研究了重载柱与钢梁连接节点在低周 反复荷载作用下的受力性能，试验总共包含8个试件，对试验结果进行分析得出了梁柱节点 的抗震性能指标，通过对这些指标的

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net 第36卷第1期 2010年2月 包　钢　科　技 scienceandtechnologyofbaotousteel vol.36,no.1 february,2010 冷弯薄壁c型钢节点的抗震性能试验研究 3 刘志宏 1 ,刘之峰 1 ,高春彦 2 (1.包钢(集团)公司设计研究院,内蒙古　包头　014010; 2.内蒙古科技大学土木工程学院,内蒙古　包头　014010) 摘　要:通过4个冷弯薄壁c型钢梁柱节点的低周反复荷载试验,以节点板螺栓间距与节点板厚度为参数,研究分 析了该种节点的滞回曲线、延性与承载能力

为了研究方钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点在不同影响因素下的抗震性能,基于现行设计规范,以再生骨料取代率、粘结滑移、混凝土等级为设计变化参数,设计并制作了4根节点模型并进行了拟静力试验。详细观察了破坏过程,得到了实测滞回曲线。基于试验数据,详细分析了各设计变化参数对节点承载力、刚度、位移延性系数及耗能能力的影响程度。研究结果表明,各变化参数下的节点模型在破坏形态上都表现一致,均表现出钢梁翼缘的断裂破坏;不同再生骨料取代率对节点抗震性能影响不大;粘结滑移有否对节点抗震性能影响极小;混凝土等级越高,节点承载能力随之变大,但变形能力变差。研究成果可为方钢管再生混凝土柱-钢梁结构的推广和应用提供理论参考。

为了研究方钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点在不同影响因素下的抗震性能,基于现行设计规范,以再生骨料取代率、粘结滑移、混凝土等级为设计变化参数,设计并制作了4根节点模型并进行了拟静力试验。详细观察了破坏过程,得到了实测滞回曲线。基于试验数据,详细分析了各设计变化参数对节点承载力、刚度、位移延性系数及耗能能力的影响程度。研究结果表明,各变化参数下的节点模型在破坏形态上都表现一致,均表现出钢梁翼缘的断裂破坏;不同再生骨料取代率对节点抗震性能影响不大;粘结滑移有否对节点抗震性能影响极小;混凝土等级越高,节点承载能力随之变大,但变形能力变差。研究成果可为方钢管再生混凝土柱-钢梁结构的推广和应用提供理论参考。

方管柱和h型钢梁采用隔板贯通式连接而成的钢框架成为多高层建筑的结构体系的一种良好的选择,在我国还没有设计准则可循。为了促进方管柱-h型钢梁隔板贯通式节点的应用,在试验数据的基础上对其进行了有限元数值分析,对比隔板贯通节点与柱贯通节点的异同点,并分析了隔板挑出长度和轴压比对节点承载力的影响,提出改进方向。

方钢管混凝土柱与钢梁连接节点滞回性能的简化计算模型——本文从钢管混凝土梁柱节点的梁、柱及节点区域的变形及其弯矩—转角恢复力模型与出发,建立了分析梁端荷载—位移滞回曲线与弯矩—转角滞回曲线的简化计算模型,利用matlab编制相应的计算程序,计算结果吻合...

通过低周反复试验研究了采用全螺栓连接、柱壁加设柱壁套管式节点的抗震性能。试验以方钢管柱、h型钢梁制作足尺节点试件,研究在反复荷载作用下节点的工作性能及破坏情况,结合试验测量数据,分析柱壁套管与方钢管柱的协同工作性能和剪力传递机制。试验结果表明:柱壁套管式节点剪力传递路径及机理明确,柱壁套管能够很好地提高节点区的抗弯承载力,并能与方钢管柱共同受力、协调变形,节点具有良好的抗震性能。总结了影响柱壁套管式节点抗震性能的主要因素及施工中应该注意的问题,为其工程推广应用提供指导。

通过4个冷弯薄壁c型钢梁柱节点的低周反复荷载试验,以节点板螺栓间距与节点板厚度为参数,研究分析了该种节点的滞回曲线、延性与承载能力、刚度退化、耗能能力及其破坏特征。结论表明,冷弯薄壁c型钢梁柱节点的滞回曲线呈纺锤形,延性系数在2.38～3.56之间,达到极限荷载后刚度退化较快,耗能能力较强。由于节点最终的破坏为冷弯薄壁c型钢梁受弯破坏,所以螺栓间距与节点板厚度对节点的受力性能和抗震性能影响不大。

钢管混凝土柱与梁的节点构造和受力分析是设计组合结构的一个主要内容。利用ansys有限元软件,分析了连接方钢管混凝土柱与h型钢梁的一种新型节点的应力分布情况和内力传递机理,以及影响节点受力性能的主要因素。