方鋼管混凝土柱鋼梁節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究與有限元分析

新型方鋼管混凝土柱梁節(jié)點(diǎn)有限元分析——結(jié)合現(xiàn)行鋼管混凝土柱在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況，提出了用于方鋼管混凝土柱一鋼筋混凝土梁框架結(jié)構(gòu)的新型節(jié)點(diǎn)連接形式——非穿心暗鋼牛腿方鋼管混凝土柱與混凝土梁節(jié)點(diǎn)，利用有限元軟件ansys對(duì)該節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能進(jìn)行了分析...

在大量節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,提出了一種新型方鋼管混凝土柱梁節(jié)點(diǎn),通過有限元軟件ansys對(duì)該節(jié)點(diǎn)模型在單調(diào)和循環(huán)加載作用下的受力性能進(jìn)行了非線性分析,研究表明:該節(jié)點(diǎn)的延性和耗能能力較好,抗震性能良好。

方鋼管混凝土柱的抗震性能試驗(yàn)研究——通過低周反復(fù)加載試驗(yàn)研究方鋼管混凝土柱的抗震性能，分析了其在水平地震作用下的承載能力、變形能力、剛度退化、耗能能力以及結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制，為進(jìn)一步的理論分析提供參考。同時(shí)研究了含鋼率、長細(xì)比和軸壓比對(duì)方鋼管混凝...

通過對(duì)4個(gè)隔板貫穿式方鋼管混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)試件的靜力性能試驗(yàn)研究,揭示此類節(jié)點(diǎn)的受力機(jī)理和破壞形態(tài),探討梁端翼緣兩側(cè)的側(cè)板、鋼管柱的寬厚比以及隔板的外伸長度等因素對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力和傳力機(jī)理的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明,該類節(jié)點(diǎn)具有受力明確,傳力途徑清晰的特點(diǎn);寬厚比的改變對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響不大,但對(duì)于節(jié)點(diǎn)板剪應(yīng)變的影響較大;梁端翼緣兩側(cè)增加側(cè)板可以減緩隔板與梁相交的角隅處應(yīng)力集中現(xiàn)象,使塑性鉸出現(xiàn)梁上,遠(yuǎn)離脆弱的梁端焊接區(qū),提高了節(jié)點(diǎn)的延性.

通過對(duì)6個(gè)鋼管混凝土柱-鋼梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)及1個(gè)栓焊節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)加載試驗(yàn),研究了全螺栓連接節(jié)點(diǎn)的破壞模式、承載力以及延性性能。試驗(yàn)表明：當(dāng)試件的彈塑性層間位移角達(dá)到規(guī)范限值的2.15-3.02倍時(shí),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(diǎn);全螺栓連接節(jié)點(diǎn)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(tái),能夠滿足抗震規(guī)范位移限值要求。試驗(yàn)指出,全螺栓連接節(jié)點(diǎn)的各組件在地震作用下都能發(fā)揮耗能作用,耗能機(jī)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(duì)平直段和上升段,分別對(duì)應(yīng)連接板與鋼梁翼緣的滑動(dòng)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(jí)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(jí)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(dá)到屈服荷載的2-3倍。

通過對(duì)6個(gè)鋼管混凝土柱-鋼梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)及1個(gè)栓焊節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)加載試驗(yàn),研究了全螺栓連接節(jié)點(diǎn)的破壞模式、承載力以及延性性能。試驗(yàn)表明：當(dāng)試件的彈塑性層間位移角達(dá)到規(guī)范限值的2.15-3.02倍時(shí),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(diǎn);全螺栓連接節(jié)點(diǎn)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(tái),能夠滿足抗震規(guī)范位移限值要求。試驗(yàn)指出,全螺栓連接節(jié)點(diǎn)的各組件在地震作用下都能發(fā)揮耗能作用,耗能機(jī)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(duì)平直段和上升段,分別對(duì)應(yīng)連接板與鋼梁翼緣的滑動(dòng)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(jí)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(jí)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(dá)到屈服荷載的2-3倍。

方鋼管混凝土柱局部屈曲有限元分析——主要分析了在偏心荷載作用下，方形鋼管混凝土柱局部臨界失穩(wěn)應(yīng)力ocr的變化情況，并采用ansys有限元軟件對(duì)其進(jìn)行了模擬分析，得出有限元分析結(jié)果與計(jì)算結(jié)果有一定偏差，但隨著應(yīng)力梯度系數(shù)妒的增加，局部臨界屈曲應(yīng)力都呈...

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(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。

當(dāng)前,方鋼管混凝土柱-鋼梁半剛性節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用越來越廣泛,但國內(nèi)對(duì)這種半剛性節(jié)點(diǎn)受力性能的認(rèn)識(shí)還很不完善。通過4組方鋼管混凝土柱-鋼梁長螺栓式半剛性節(jié)點(diǎn)在低周往復(fù)荷載下受力性能的試驗(yàn),探究此類節(jié)點(diǎn)的受力機(jī)理和破壞形態(tài)。通過對(duì)4組試驗(yàn)滯回曲線、剛度退化、延性與耗能指標(biāo)的分析得出此種節(jié)點(diǎn)有良好的耗能性能,可為鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)提供一些參考和借鑒。

http://www.***.*** -1- 帶內(nèi)隔板的方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn) 受力性能的非線性有限元分析 周天華 1 ，郭彥利 1 ，盧林楓 1 ，何?？?2 ， （1.長安大學(xué)，陜西西安710061；2.西安建筑科技大學(xué)，陜西西安710055；） email:zhouth163@163.com 摘要：本文利用三維實(shí)體單元，對(duì)“帶內(nèi)隔板方鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)”建立了同時(shí)考慮 幾何非線性、高強(qiáng)螺栓連接的面—面接觸非線性、各種材料非線性等因素的有限元理論分析 模型，模擬分析了單調(diào)加載和低周反復(fù)加載時(shí)節(jié)點(diǎn)的受力性能，較為精確地分析了節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng) 力分布和混凝土開裂情況，以彌補(bǔ)試驗(yàn)中無法直觀地了解各細(xì)部受力情況和改變各種參數(shù)進(jìn) 行對(duì)比的缺陷；考察了軸壓比大小、混凝土強(qiáng)度等因素對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能的影響，根據(jù)理論與 試驗(yàn)結(jié)果分析，提出了設(shè)計(jì)和改進(jìn)建議。

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

通過柱端加載的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)對(duì)8個(gè)內(nèi)隔板三邊焊接,而在未焊一邊柱壁板上布置圓柱頭栓釘?shù)姆戒摴芑炷林?h形鋼梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,研究了不同軸壓比情況下節(jié)點(diǎn)的破壞模式、延性、耗能性能等。試驗(yàn)結(jié)果表明,破壞之前節(jié)點(diǎn)具有良好的滯回性能、延性及耗能能力,滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范的要求。該節(jié)點(diǎn)可以用于方鋼管混凝土柱兩側(cè)彎矩相差較大時(shí),彎矩較小一側(cè)節(jié)點(diǎn)。提出了相關(guān)的設(shè)計(jì)建議。

對(duì)內(nèi)隔板式方鋼管混凝土柱-鋼梁栓焊連接節(jié)點(diǎn)提出了三種新型的梁端削弱方式,應(yīng)用通用程序ansys對(duì)其進(jìn)行三維非線性有限元分析,將計(jì)算結(jié)果與無削弱節(jié)點(diǎn)、狗骨式節(jié)點(diǎn)的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。研究結(jié)果表明:翼緣開孔和翼緣腹板同時(shí)開孔的削弱方式能使梁端塑性鉸明顯外移,防止連接節(jié)點(diǎn)脆性破壞,可供實(shí)際工程設(shè)計(jì)參考。

介紹了一種方鋼管混凝土柱—工字梁連接節(jié)點(diǎn)的形式,利用abaqus有限元模擬對(duì)柱頂施加豎向位移荷載,得到該節(jié)點(diǎn)的破壞過程與最終破壞形態(tài),并通過對(duì)模擬數(shù)據(jù)的分析,得出該試件豎向位移與豎向荷載之間的關(guān)系,得出此節(jié)點(diǎn)試件有較好的力學(xué)性能.

方鋼管混凝土柱-鋼梁隔板貫通節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)——為研究方鋼管混凝土柱與鋼梁連接的隔板貫通式節(jié)點(diǎn)的抗震性能，對(duì)4個(gè)足尺節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，分析了各試件的破壞過程及特征，并對(duì)節(jié)點(diǎn)的承栽力、延性、耗能能力和剛度退化等抗震性能指標(biāo)進(jìn)行了深入...

為研究方鋼管混凝土柱與鋼梁連接的隔板貫通式節(jié)點(diǎn)的抗震性能,對(duì)4個(gè)足尺節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了低周反復(fù)荷載試驗(yàn),分析了各試件的破壞過程及特征,并對(duì)節(jié)點(diǎn)的承載力、延性、耗能能力和剛度退化等抗震性能指標(biāo)進(jìn)行了深入的研究與分析.結(jié)果表明,隔板貫通節(jié)點(diǎn)滯回曲線飽滿,具有較強(qiáng)的耗能能力;鋼梁翼緣與隔板的連接構(gòu)造對(duì)節(jié)點(diǎn)的延性、耗能能力和剛度退化影響較大,倒角放坡型節(jié)點(diǎn)比側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)具有更好的抗震性能;隔板的厚度、澆筑孔徑和鋼管的寬厚比對(duì)梁端破壞節(jié)點(diǎn)的抗震性能影響較小,但在試件中澆筑混凝土可以顯著提高節(jié)點(diǎn)剛度,減小核心區(qū)的剪切變形,改善隔板貫通節(jié)點(diǎn)的抗震性能.

方鋼管混凝土柱——鋼梁節(jié)點(diǎn)非線性有限元分析——利用非線性有限元軟件ansys，對(duì)鋼材采用von-mises屈服條件和雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化本構(gòu)關(guān)系，對(duì)混凝土采用前人總結(jié)的彈塑性本構(gòu)關(guān)系，對(duì)混凝土裂縫和高強(qiáng)螺栓連接的面一面接觸等問題采用ansys提供的判別準(zhǔn)則，采用三...

某方鋼管混凝土柱鋼梁節(jié)點(diǎn)非線性有限元分析——選擇合理的單元類型、材料本構(gòu)關(guān)系，利用非線性有限元分析程序abaqus對(duì)內(nèi)隔板外伸式鋼管混凝土柱一鋼梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了三維有限元分析，在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了節(jié)點(diǎn)的受力性能和傳力機(jī)理．分析結(jié)果表明，該類節(jié)...

方鋼管混凝土柱-鋼梁豎向加勁肋式節(jié)點(diǎn)非線性有限元分析——對(duì)方鋼管混凝土柱鋼梁豎向加勁肋式節(jié)點(diǎn)建立了同時(shí)考慮幾何非線性和材料非線性的有限元分析模型，模擬分析了單調(diào)加載下節(jié)點(diǎn)的受力性能，較為精確地分析了節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng)力分布．結(jié)果表明：由有限元模型所得的...

選擇合理的單元類型、材料本構(gòu)關(guān)系,利用非線性有限元分析程序abaqus對(duì)內(nèi)隔板外伸式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了三維有限元分析,在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了節(jié)點(diǎn)的受力性能和傳力機(jī)理.分析結(jié)果表明,該類節(jié)點(diǎn)傳力路徑清晰,有較好的強(qiáng)度和剛度,滿足"強(qiáng)節(jié)點(diǎn),弱構(gòu)件"的抗震設(shè)計(jì)原則;建立的三維有限元模型能夠比較準(zhǔn)確地模擬節(jié)點(diǎn)的實(shí)際工作狀態(tài).

利用非線性有限元軟件ansys,對(duì)鋼材采用von-mises屈服條件和雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化本構(gòu)關(guān)系,對(duì)混凝土采用前人總結(jié)的彈塑性本構(gòu)關(guān)系,對(duì)混凝土裂縫和高強(qiáng)螺栓連接的面-面接觸等問題采用ansys提供的判別準(zhǔn)則,采用三維實(shí)體單元對(duì)帶內(nèi)隔板的方鋼管混凝土柱-鋼梁栓焊連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了三維建模,模擬分析了鋼管混凝土柱中鋼材、混凝土強(qiáng)度等級(jí)等因素在單調(diào)加載和低周反復(fù)加載下對(duì)節(jié)點(diǎn)受力性能的影響,并對(duì)節(jié)點(diǎn)抗震指標(biāo)進(jìn)行了分析比較,得到的有限元分析結(jié)果可供試驗(yàn)和設(shè)計(jì)參考。

進(jìn)行了3榀方鋼管混凝土柱-鋼梁平面框架的低周反復(fù)加載試驗(yàn),分析了軸壓比和梁柱線剛度比對(duì)框架抗震性能的影響。得到了框架的荷載-位移滯回曲線、骨架曲線及各階段的荷載和位移值,分析了框架的破壞特征、延性、耗能能力、承載能力及剛度退化。試驗(yàn)結(jié)果表明:框架滯回曲線飽滿,具有良好的變形性能和耗能能力;增大軸壓比將降低框架的延性和水平極限承載力,提高框架的耗能能力;增大梁柱線剛度比將降低框架的延性和耗能能力,提高框架的水平極限承載力。試驗(yàn)結(jié)果可為方鋼管混凝土柱-鋼梁框架的工程應(yīng)用提供參考。