帶窄外環(huán)板鋼管混凝土柱鋼梁節(jié)點抗震性能試驗

為了確保結(jié)構(gòu)安全及優(yōu)化設(shè)計,以一幢28層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)實際工程為背景,針對3個構(gòu)造不同的足尺矩形鋼管混凝土柱-h型鋼梁節(jié)點開展了低周反復(fù)荷載試驗,對節(jié)點的破壞形態(tài)、滯回曲線、位移延性和耗能等進行了較系統(tǒng)的研究。試驗結(jié)果表明:3個節(jié)點均實現(xiàn)了\"強柱弱梁\"、\"強節(jié)點弱構(gòu)件\"的設(shè)計目標(biāo),破壞形態(tài)均為梁端形成塑性鉸;各節(jié)點的滯回曲線均呈梭形,表現(xiàn)出較好的耗能性能;當(dāng)層間位移角不大于1/50時,節(jié)點構(gòu)造對其承載能力和耗能無顯著影響;3個節(jié)點的剛度退化規(guī)律基本一致。

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)。

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

為研究方鋼管混凝土柱與鋼梁連接的隔板貫通式節(jié)點的抗震性能,對4個足尺節(jié)點試件進行了低周反復(fù)荷載試驗,分析了各試件的破壞過程及特征,并對節(jié)點的承載力、延性、耗能能力和剛度退化等抗震性能指標(biāo)進行了深入的研究與分析.結(jié)果表明,隔板貫通節(jié)點滯回曲線飽滿,具有較強的耗能能力;鋼梁翼緣與隔板的連接構(gòu)造對節(jié)點的延性、耗能能力和剛度退化影響較大,倒角放坡型節(jié)點比側(cè)板加強型節(jié)點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梁端破壞節(jié)點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)點剛度,減小核心區(qū)的剪切變形,改善隔板貫通節(jié)點的抗震性能.

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。

基于方鋼管混凝土柱與h型鋼梁外環(huán)肋節(jié)點的低周反復(fù)荷載試驗,在合理選擇材料本構(gòu)關(guān)系、破壞準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上,采用通用有限元軟件ansys對該節(jié)點模型在循環(huán)加載作用下的受力性能進行非線性分析,對試件的試驗和理論滯回曲線及骨架曲線進行對比研究。研究表明:該節(jié)點具有很好的延性和耗能能力,層間轉(zhuǎn)角位移延性系數(shù)μ=3.07～3.66,彈性和彈塑性層間位移角分別為y=0.0041～0.0047、u=0.0124～0.0172,等效黏滯阻尼系數(shù)he=0.26～0.35,滿足現(xiàn)行抗震規(guī)范要求,抗震性能良好。

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。

鋼骨-鋼管混凝土柱抗震性能試驗研究——了解鋼骨一鋼管混凝土柱在低周往復(fù)荷載作用下的力學(xué)性能，為鋼骨鋼管混凝土柱的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。本文對5根構(gòu)件開展擬靜力試驗并對試驗結(jié)果進行了分析，得到不同軸壓比和不同含骨率下的荷載一位移滯回曲線，并分析比較了...

通過柱端加載的低周反復(fù)荷載試驗對8個內(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)點進行了試驗研究,研究了不同軸壓比情況下節(jié)點的破壞模式、延性、耗能性能等。試驗結(jié)果表明,破壞之前節(jié)點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)點可以用于方鋼管混凝土柱兩側(cè)彎矩相差較大時,彎矩較小一側(cè)節(jié)點。提出了相關(guān)的設(shè)計建議。

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。

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。

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端處鋼梁翼緣上出現(xiàn)較小的鼓曲變形,變形幅度遠小于栓焊節(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。

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端處鋼梁翼緣上出現(xiàn)較小的鼓曲變形,變形幅度遠小于栓焊節(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。

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5個隔板貫穿式節(jié)點試件,通過低周反復(fù)加載試驗,探討此類節(jié)點的抗震性能,分析梁端翼緣兩側(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節(jié)點抗震性能的影響。試驗結(jié)果表明:各試件實測滯回曲線均比較飽滿,沒有明顯的剛度退化現(xiàn)象,具有較好的耗能性能;梁端翼緣兩側(cè)增加側(cè)板不僅可以緩解隔板與梁相交的角隅處應(yīng)力集中現(xiàn)象,而且提高了節(jié)點的延性。運用ansys8.0對各節(jié)點試件在低周反復(fù)荷載作用下的滯回性能進行非線性模擬計算,分析軸壓比、核心區(qū)混凝土強度、隔板外伸長度等因素對節(jié)點受力性能的影響。結(jié)果表明:軸壓比和隔板外伸長度對節(jié)點受力性能的影響較大;有限元計算所得的骨架曲線與實測骨架曲線吻合較好。

約束鋼管混凝土柱抗震性能的試驗研究 作者：何文輝，肖巖 作者單位：何文輝(湖南大學(xué)土木工程學(xué)院,長沙,410082)，肖巖(湖南大學(xué)土木工程學(xué)院,長沙 ,410082;南加利福尼亞大學(xué),洛杉磯,ca,90089-25311) 相似文獻(10條) 1.期刊論文肖巖.何文輝.毛小勇.xiaoyan.hewenhui.maoxiaoyong約束鋼管混凝土柱的開發(fā)研究-建筑結(jié)構(gòu)學(xué) 報2004,25(6) 本文提出了一種更適合抗震設(shè)計的新型鋼管混凝土體系--約束鋼管混凝土柱體系.它建立在清楚的力學(xué)概念基礎(chǔ)上,其設(shè)計著眼于在可能出現(xiàn)塑性鉸 的部位附加橫向約束以控制鋼管的局部屈曲和更有效地約束混凝土.這一新型鋼管混凝土柱體系兼具了鋼管混凝土及套管混凝土柱兩者的優(yōu)點,克服了傳 統(tǒng)鋼管混凝土柱的抗震缺陷,為抗震地區(qū)的高層結(jié)構(gòu)和橋梁設(shè)計提供了理想的選擇.在

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。

通過對4個隔板貫穿式方鋼管混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點試件的靜力性能試驗研究,揭示此類節(jié)點的受力機理和破壞形態(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節(jié)點承載力和傳力機理的影響.試驗結(jié)果表明,該類節(jié)點具有受力明確,傳力途徑清晰的特點;寬厚比的改變對節(jié)點承載力的影響不大,但對于節(jié)點板剪應(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,遠離脆弱的梁端焊接區(qū),提高了節(jié)點的延性.

新型鋼管混凝土柱_鋼筋混凝土梁節(jié)點抗震性能試驗研究

方鋼管混凝土柱的抗震性能試驗研究——通過低周反復(fù)加載試驗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)的破壞機制，為進一步的理論分析提供參考。同時研究了含鋼率、長細比和軸壓比對方鋼管混凝...

提出一種鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的新型節(jié)點形式。在鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土柱連接區(qū),鋼管局部開矩形孔、節(jié)點區(qū)域鋼管加強,使鋼筋混凝土梁中的縱向鋼筋直接伸入節(jié)點,節(jié)點混凝土與梁中混凝土成為整體,方便施工且保證了節(jié)點剛度。通過4個節(jié)點試件的試驗,研究節(jié)點的破壞過程、破壞形態(tài)和耗能性能。研究結(jié)果表明:節(jié)點的滯回曲線飽滿,節(jié)點破壞由梁的破壞引起,直至節(jié)點達到極限狀態(tài),節(jié)點尚未破壞,證實了這種節(jié)點的可行性,且滿足\"強柱、弱梁、節(jié)點更強\"的抗震設(shè)計原則。

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混凝土柱環(huán)梁節(jié)點抗震性能的試驗研究