外套管式冷彎方鋼管與H型鋼梁連接節(jié)點(diǎn)的抗震性能

方鋼管柱-H字鋼梁套管加強(qiáng)式端板連接節(jié)點(diǎn)抗震性能分析

通過(guò)4個(gè)1/2比例的鋼管混凝土分叉柱與鋼梁連接節(jié)點(diǎn)的擬靜力試驗(yàn),對(duì)其滯回性能、剛度退化、延性性能、耗能能力以及破壞特征進(jìn)行了研究與分析,并與纖維桿元模型模擬的結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:節(jié)點(diǎn)在梁端塑性鉸破壞模式下鋼管混凝土樹(shù)狀節(jié)點(diǎn)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(duì)較差;鋼管分叉柱長(zhǎng)寬比較大時(shí),設(shè)置縱向隔板能更好地保證節(jié)點(diǎn)區(qū)域的穩(wěn)定性。

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(duì)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(guò)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(lái)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。

方鋼管柱與H型鋼梁連接形式評(píng)述

方鋼管柱與H型鋼梁連接形式評(píng)述 (2)

對(duì)目前應(yīng)用與研究較多的幾類(lèi)方矩形冷成型鋼管柱-h型鋼梁連接節(jié)點(diǎn)以及鑄鋼節(jié)點(diǎn)按構(gòu)造形式和受力機(jī)理進(jìn)行分類(lèi),并對(duì)各自的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析;概述鑄鋼節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)和推廣的可能性。通過(guò)對(duì)這些節(jié)點(diǎn)形式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比較分析,表明每種節(jié)點(diǎn)都有其固有的優(yōu)點(diǎn)和不足,尋找一種技術(shù)經(jīng)濟(jì)各方面性能都很優(yōu)異的節(jié)點(diǎn)形式是不現(xiàn)實(shí)的,在實(shí)際選擇和開(kāi)發(fā)節(jié)點(diǎn)時(shí)要根據(jù)具體情況揚(yáng)長(zhǎng)避短,工程設(shè)計(jì)人員要根據(jù)節(jié)點(diǎn)所在結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)選擇合適的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)形式,制作了兩類(lèi)帶內(nèi)隔板的方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn),即栓焊連接和全對(duì)焊連接。建立同時(shí)考慮大變形的幾何非線性、高強(qiáng)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(guò)低周反復(fù)加載有限元分析,研究?jī)深?lèi)節(jié)點(diǎn)的抗震性能,并對(duì)兩類(lèi)節(jié)點(diǎn)的滯回曲線、骨架曲線、節(jié)點(diǎn)延性及耗能指標(biāo)等進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:栓焊連接節(jié)點(diǎn)由于螺栓的滑移致使節(jié)點(diǎn)的剛度較全對(duì)焊連接節(jié)點(diǎn)小,螺栓的滑移導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的屈服荷載較全對(duì)焊節(jié)點(diǎn)低,且全對(duì)焊節(jié)點(diǎn)與栓焊連接節(jié)點(diǎn)相比,承載力較大;兩類(lèi)節(jié)點(diǎn)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(jì)的要求,且全對(duì)焊連接節(jié)點(diǎn)的耗能能力大于栓焊連接節(jié)點(diǎn)的耗能能力,抗震性能優(yōu)于栓焊連接節(jié)點(diǎn)。為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

對(duì)冷彎c型鋼框架節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行試驗(yàn)研究與分析。為研究節(jié)點(diǎn)板厚度和螺栓間距兩因素對(duì)節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響,設(shè)計(jì)4個(gè)不同節(jié)點(diǎn)板厚度及螺栓間距的t形梁柱節(jié)點(diǎn)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(diǎn)板,梁柱均在腹板處用4個(gè)高強(qiáng)螺栓與節(jié)點(diǎn)板連接。通過(guò)加載試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)4個(gè)試件都為冷彎型鋼的受彎承載力破壞,并得到節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的m-φ和p-δ滯回曲線,對(duì)節(jié)點(diǎn)的破壞機(jī)理、承載力退化、剛度退化、延性及耗能性能進(jìn)行相應(yīng)的探索性分析。試驗(yàn)結(jié)果表明:該種構(gòu)造的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)。

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(diǎn)的受力性能,設(shè)計(jì)了3個(gè)梁柱節(jié)點(diǎn)試件并對(duì)其進(jìn)行低周往復(fù)循環(huán)荷載試驗(yàn),分析了角鋼短肢長(zhǎng)肢比和角鋼厚度對(duì)試件的剛度、承載力、耗能能力、延性性能及節(jié)點(diǎn)域剪切變形的影響。試驗(yàn)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(guò)增加角鋼短肢長(zhǎng)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(hù)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)。增加角鋼的厚度對(duì)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的初始剛度和承載力隨之增加;增加角鋼短肢長(zhǎng)肢比能夠提高節(jié)點(diǎn)的耗能能力和剛度。該節(jié)點(diǎn)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(jì)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(duì)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(jìn)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(duì)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(jī)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(shí)也具有良好的抗震性能和耗能能力。

基于已有試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算結(jié)果,研究了鋼管混凝土柱(cfst)和鋼梁的復(fù)合節(jié)點(diǎn)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(diǎn)連接處的彈性剪切剛度和剪切變形,給出了復(fù)合節(jié)點(diǎn)連接處包含彈性剪切剛度、剪切強(qiáng)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(diǎn)宏單元,節(jié)點(diǎn)宏單元通過(guò)有限元方法和試驗(yàn)結(jié)果得到證實(shí)。研究了cfst節(jié)點(diǎn)和宏單元框架的整體和局部性能。該模型計(jì)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(diǎn)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(diǎn)在節(jié)點(diǎn)區(qū)中斷柱的外鋼管,使鋼筋混凝土梁的縱筋在節(jié)點(diǎn)直通.在節(jié)點(diǎn)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(guò)2個(gè)縮尺模型試件的擬靜力試驗(yàn),得到節(jié)點(diǎn)試件的破壞過(guò)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(yàn)結(jié)果表明:該種節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(duì)于承載力有提高作用,但耗能能力和位移延性有降低趨勢(shì).

由于缺乏計(jì)算理論和方法,大多數(shù)半剛性節(jié)點(diǎn)按剛性節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì),與實(shí)際情況相差很大。結(jié)合外套管式節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn)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(diǎn)視為彈簧單元,通過(guò)通用有限元軟件ansys建立有限元模型進(jìn)行時(shí)程計(jì)算分析,研究節(jié)點(diǎn)剛度對(duì)多層鋼框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。計(jì)算結(jié)果表明:采用外套管式節(jié)點(diǎn)連接的鋼框架結(jié)構(gòu),相對(duì)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(dòng)力響應(yīng)變化很大。在鋼框架分析和設(shè)計(jì)中,應(yīng)考慮該種節(jié)點(diǎn)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(diǎn)抗震性 能試驗(yàn)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(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)整體防倒塌能力具有重要意義。本文對(duì)一種新型組合重載 柱的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了低周反復(fù)荷載的試驗(yàn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)的抗震性能做出了評(píng)估，為工程設(shè)計(jì)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(diǎn) 中圖分類(lèi)號(hào)：tu398 重載柱的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)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(diǎn)在低周 反復(fù)荷載作用下的受力性能，試驗(yàn)總共包含8個(gè)試件，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析得出了梁柱節(jié)點(diǎn) 的抗震性能指標(biāo)，通過(guò)對(duì)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(diǎn)的抗震性能試驗(yàn)研究 3 劉志宏 1 ,劉之峰 1 ,高春彥 2 (1.包鋼(集團(tuán))公司設(shè)計(jì)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(guò)4個(gè)冷彎薄壁c型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)荷載試驗(yàn),以節(jié)點(diǎn)板螺栓間距與節(jié)點(diǎn)板厚度為參數(shù),研究分 析了該種節(jié)點(diǎn)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(diǎn)在不同影響因素下的抗震性能,基于現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范,以再生骨料取代率、粘結(jié)滑移、混凝土等級(jí)為設(shè)計(jì)變化參數(shù),設(shè)計(jì)并制作了4根節(jié)點(diǎn)模型并進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)。詳細(xì)觀察了破壞過(guò)程,得到了實(shí)測(cè)滯回曲線?；谠囼?yàn)數(shù)據(jù),詳細(xì)分析了各設(shè)計(jì)變化參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(duì)節(jié)點(diǎn)抗震性能影響不大;粘結(jié)滑移有否對(duì)節(jié)點(diǎn)抗震性能影響極小;混凝土等級(jí)越高,節(jié)點(diǎn)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(diǎn)在不同影響因素下的抗震性能,基于現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范,以再生骨料取代率、粘結(jié)滑移、混凝土等級(jí)為設(shè)計(jì)變化參數(shù),設(shè)計(jì)并制作了4根節(jié)點(diǎn)模型并進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)。詳細(xì)觀察了破壞過(guò)程,得到了實(shí)測(cè)滯回曲線?；谠囼?yàn)數(shù)據(jù),詳細(xì)分析了各設(shè)計(jì)變化參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(duì)節(jié)點(diǎn)抗震性能影響不大;粘結(jié)滑移有否對(duì)節(jié)點(diǎn)抗震性能影響極小;混凝土等級(jí)越高,節(jié)點(diǎn)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。

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(guó)還沒(méi)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(duì)其進(jìn)行了有限元數(shù)值分析,對(duì)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(zhǎng)度和軸壓比對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響,提出改進(jìn)方向。

通過(guò)低周反復(fù)試驗(yàn)研究了采用全螺栓連接、柱壁加設(shè)柱壁套管式節(jié)點(diǎn)的抗震性能。試驗(yàn)以方鋼管柱、h型鋼梁制作足尺節(jié)點(diǎn)試件,研究在反復(fù)荷載作用下節(jié)點(diǎn)的工作性能及破壞情況,結(jié)合試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù),分析柱壁套管與方鋼管柱的協(xié)同工作性能和剪力傳遞機(jī)制。試驗(yàn)結(jié)果表明:柱壁套管式節(jié)點(diǎn)剪力傳遞路徑及機(jī)理明確,柱壁套管能夠很好地提高節(jié)點(diǎn)區(qū)的抗彎承載力,并能與方鋼管柱共同受力、協(xié)調(diào)變形,節(jié)點(diǎn)具有良好的抗震性能?？偨Y(jié)了影響柱壁套管式節(jié)點(diǎn)抗震性能的主要因素及施工中應(yīng)該注意的問(wèn)題,為其工程推廣應(yīng)用提供指導(dǎo)。

通過(guò)4個(gè)冷彎薄壁c型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)荷載試驗(yàn),以節(jié)點(diǎn)板螺栓間距與節(jié)點(diǎn)板厚度為參數(shù),研究分析了該種節(jié)點(diǎn)的滯回曲線、延性與承載能力、剛度退化、耗能能力及其破壞特征。結(jié)論表明,冷彎薄壁c型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的滯回曲線呈紡錘形,延性系數(shù)在2.38～3.56之間,達(dá)到極限荷載后剛度退化較快,耗能能力較強(qiáng)。由于節(jié)點(diǎn)最終的破壞為冷彎薄壁c型鋼梁受彎破壞,所以螺栓間距與節(jié)點(diǎn)板厚度對(duì)節(jié)點(diǎn)的受力性能和抗震性能影響不大。

鋼管混凝土柱與梁的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和受力分析是設(shè)計(jì)組合結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要內(nèi)容。利用ansys有限元軟件,分析了連接方鋼管混凝土柱與h型鋼梁的一種新型節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布情況和內(nèi)力傳遞機(jī)理,以及影響節(jié)點(diǎn)受力性能的主要因素。

journalofconstructionalsteelresearch64(2008)1178–1191 www.***.***/locate/jcsr seismicbehaviorofconnectionscomposedofcfsstcsandsteel–concrete compositebeams—experimentalstudy jianguoniea,kaiqinb,c.s.caic,? akeylaboratoryofstructuralengineeringandvibrationofchinaeducationministry,departmentofcivilengineering,tsinghuauniversity, beijing,100084,china bchi