雙腹板頂?shù)捉卿摿褐B接受力性能分析

t型鋼是典型的半剛性連接之一,目前已初步應(yīng)用在工程實(shí)踐中。對t型鋼連接進(jìn)行非線性有限元分析計(jì)算,得到了剖分t型鋼連接作為鋼框架中主要抗彎構(gòu)件擁有相當(dāng)高的強(qiáng)度和剛度以及良好的延性。對t型鋼梁柱連接在鋼框架中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

為了研究腹板雙角鋼梁柱連接的滯回性能,在考慮材料、幾何和接觸狀態(tài)非線性基礎(chǔ)上,采用三維實(shí)體單元對腹板雙角鋼梁柱連接進(jìn)行了循環(huán)加載有限元模擬.系統(tǒng)研究了角鋼厚度、角鋼長度、與柱連接角鋼肢螺栓中心線到與梁連接角鋼肢背距離以及高強(qiáng)螺栓直徑和級別等參數(shù)對連接承載能力和滯回性能的影響.有限元分析結(jié)果表明:大部分連接在循環(huán)荷載作用下表現(xiàn)出良好的延性,轉(zhuǎn)角超過0.04rad,抗彎強(qiáng)度不大,可作為鉸接節(jié)點(diǎn);少部分連接具有相當(dāng)?shù)目箯澞芰?在結(jié)構(gòu)分析中,須考慮節(jié)點(diǎn)抗彎強(qiáng)度對框架性能的影響,不能簡單作為鉸接處理.建議在設(shè)計(jì)時(shí),螺栓的線距在滿足構(gòu)造要求同時(shí),取最大線距值;連接在滿足抗剪要求的前提下,螺栓中距和端距應(yīng)取最小構(gòu)造間距,以保證角鋼長度取值較小.

通過對頂?shù)捉卿摿褐B接原型模型進(jìn)行循環(huán)荷載作用下的試驗(yàn)研究,以及對試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行非線性有限元分析計(jì)算,全面分析了頂?shù)捉卿摿褐B接節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的破壞機(jī)理和極限變形狀態(tài),研究了高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力,角鋼與梁、柱之間的接觸壓力等節(jié)點(diǎn)組件之間的力學(xué)特征,對工程設(shè)計(jì)有重要的參考價(jià)值。

考慮幾何、材料、接觸非線性,對帶腹板雙角鋼的頂?shù)捉卿撨B接這種典型的半剛性連接在靜載作用下的受力性能進(jìn)行研究.采用有限元軟件ansys對主要構(gòu)件的頂?shù)捉卿?、腹板角鋼、高?qiáng)螺栓、梁柱建立有限元模型進(jìn)行三維非線性有限元模擬,分析節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布、塑性發(fā)展、變形特性、接觸摩擦狀態(tài)以及破壞模式,得到m-θ曲線、極限彎矩承載力、初始連接剛度等連接性能數(shù)據(jù),探討了此類節(jié)點(diǎn)連接的主要受力性能.

帶加勁肋的頂?shù)捉卿撆c腹板雙角鋼連接的 梁柱節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn) 鄭廷銀徐士云張玉 (南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院南京210009) 摘要:通過帶加勁肋的頂?shù)捉卿摵透拱咫p角鋼連接的梁柱節(jié)點(diǎn)靜力荷載試驗(yàn),分析頂?shù)捉卿摗㈨數(shù)捉荺n鋼加勁肋、腹板角鋼、梁柱翼緣和腹板在荷載作用下的應(yīng)力情況,確定這種連接的受力性能及破壞模式,得到 此類連接的m-h曲線、連接初始剛度、極限承載力和極限轉(zhuǎn)角,討論了加勁肋及其他因素對連接性能的影 響。 關(guān)鍵詞:半剛性連接初始剛度極限承載力加勁肋試驗(yàn)研究 testonbeam-columnconnectionbytopandseatangleswithstiffer anddoublewebangles zhengtingyinxushiyunzhangyu (coll

利用大型有限元分析軟件ansys對雙腹板、頂?shù)捉卿摪雱傂赃B接的鋼框架進(jìn)行了三維彈塑性動力有限元分析。該分析采用了有限元實(shí)體建模,考慮了鋼框架連接節(jié)點(diǎn)的非線性、幾何非線性以及材料非線性等因素。通過有限元數(shù)值模擬分析得出了在地震荷載作用下,半剛性節(jié)點(diǎn)剛度的變化對鋼框架的基本自振周期、樓層剪力、樓層位移、樓層加速度和節(jié)點(diǎn)的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系的影響規(guī)律,并將部分?jǐn)?shù)值模擬分析結(jié)果與擬動力試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)這兩種研究方法所得結(jié)果基本一致。通過該文的分析,得出了節(jié)點(diǎn)剛度的變化對結(jié)構(gòu)動力特性影響的一般規(guī)律,為今后高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的修改提供了一定的理論依據(jù)。

h型鋼腹板強(qiáng)度與穩(wěn)定性之間的矛盾是長期困擾工程界的一個(gè)難題,文中所研究的全波紋腹板h型鋼在一定程度上緩解了這個(gè)矛盾。文中根據(jù)能量原理分析計(jì)算了承受均布下的全波紋腹板h型鋼梁的腹板屈曲強(qiáng)度,給出了波紋腹板彈性失穩(wěn)的臨界公式,用實(shí)例說明了全波紋腹板h型鋼的優(yōu)越性,為這種h型鋼在工程中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

t型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)是典型的半剛性連接形式之一,目前已初步應(yīng)用在工程實(shí)踐中。本文對t型鋼連接原型模型進(jìn)行循環(huán)荷載作用下的試驗(yàn)研究,并對試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行非線性有限元分析計(jì)算,分析了剖分t型鋼梁柱連接節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的破壞機(jī)理,為t型鋼梁柱連接在鋼框架中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

剖分t型鋼梁柱連接滯回性能研究 王新武1布欣1 （1洛陽理工學(xué)院土木工程系，河南洛陽471023） 摘要：t型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)是典型的半剛性連接形式之一，目前已初步應(yīng)用在工程實(shí)踐中。本文對t型鋼連接 原型模型進(jìn)行循環(huán)荷載作用下的試驗(yàn)研究，并對試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行非線性有限元分析計(jì)算，全面系統(tǒng)的分析了 剖分t型鋼梁柱連接節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的破壞機(jī)理，為t型鋼梁柱連接在鋼框架中的應(yīng)用提供一定的 理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：剖分t型鋼；循環(huán)荷載；滯回特性；非線性分析 1.前言 實(shí)際工程中運(yùn)用的鋼框架梁柱連接都處在完全剛性和理想鉸接之間，t型鋼連接屬于典 型的半剛性連接形式之一，且認(rèn)為是剛度比較大的連接類型之一[1][2][3]。采用這種連接方式 可以提高結(jié)構(gòu)的延性，使結(jié)構(gòu)在地震作用下有較好的耗能能力，而且這種連接方式施工方便、 快捷，具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。近些年來，人

普通工字形鋼梁由于腹板厚度較薄發(fā)生局部失穩(wěn),使腹板的穩(wěn)定承載力降低。為了解決這個(gè)問題,國內(nèi)外研究人員提出了一種改進(jìn)形式:波紋腹板鋼梁。理論研究與工程實(shí)踐證明了波紋腹板鋼梁有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合國內(nèi)外研究成果,介紹和分析了波紋腹板鋼梁的受力性能,包括受剪性能和受彎性能,并提出了相關(guān)的設(shè)計(jì)建議。

目的研究鋼結(jié)構(gòu)梁與柱之間外伸式端板連接中摩擦型高強(qiáng)螺栓的受力特性.方法采用考慮接觸和螺栓預(yù)拉的非線性有限單元法對不同構(gòu)造的梁柱外伸端板連接進(jìn)行分析.結(jié)果得到了連接中各螺栓所受拉力與外荷載之間的關(guān)系.受壓區(qū)螺栓拉力變化不大,受拉區(qū)螺栓拉力隨著彎矩增加而增大.結(jié)論在整個(gè)加載過程中梁受拉翼緣內(nèi)、外側(cè)螺栓所受拉力相差不大.因端板變形產(chǎn)生的撬力增大螺栓受力,對于端板外伸部分未設(shè)置加勁肋和設(shè)置三角形加勁肋的連接來說,可分別按照撬力比為0.3和0.2設(shè)計(jì)螺栓.

分析高強(qiáng)螺栓外伸端板連接中,端板厚度、螺栓直徑、節(jié)點(diǎn)域加勁肋、端板加勁肋等對高強(qiáng)螺栓拉力分布和承載力的影響。分析結(jié)果表明:1)隨著外伸端板厚度增加,高強(qiáng)螺栓受到的拉力減小,當(dāng)端板厚度較薄時(shí),由于板件變形產(chǎn)生的附加撬力使高強(qiáng)螺栓受到的拉力增大,進(jìn)一步證明了高強(qiáng)螺栓受拉連接中撬力的存在以及對其產(chǎn)生的不利影響;2)外伸端板受拉翼緣兩側(cè)螺栓受到的拉力基本相等,當(dāng)節(jié)點(diǎn)連接板件的剛度滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),高強(qiáng)螺栓轉(zhuǎn)動中心位于受壓翼緣附近,壓應(yīng)力由端板和柱翼緣共同傳遞,螺栓拉力分布符合t型件計(jì)算模型;3)外伸端板設(shè)置斜向加勁肋,可以增加外伸端板剛度,減小撬力影響。當(dāng)節(jié)點(diǎn)域不設(shè)置加勁肋時(shí),對柱翼緣設(shè)置背板進(jìn)行局部加強(qiáng),背板的加強(qiáng)作用不明顯。研究結(jié)果可為高強(qiáng)螺栓外伸端板連接工程應(yīng)用提供參考。

爆炸或沖擊荷載可致結(jié)構(gòu)局部損壞,有時(shí)會影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮這種情況。連接是增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)延性和魯棒性的重要手段,可減輕這種破壞。采用有限元方法研究爆炸荷載作用下頂?shù)捉卿撀菟ㄟB接的性能。采用ansys有限元軟件,對有、無腹板角鋼的頂?shù)捉卿撀菟ㄟB接進(jìn)行分析。通過比較模型數(shù)值結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù),對有限元模型進(jìn)行驗(yàn)證。對連接模型施加簡化爆炸荷載,分析了爆炸荷載作用下連接的性能,確定連接臨界面。對爆破荷載作用下連接的破壞模型和實(shí)用性進(jìn)行簡單討論。

利用ansys對工字梁與h型鋼柱腹板連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析,建立梁翼緣連接板剪切變形和梁連接板部分彎曲變形理論分析模型,推導(dǎo)出梁翼緣連接板剪切變形的等效剛度公式,根據(jù)楔形梁段假定推導(dǎo)出梁連接板部分的抗彎剛度公式,并通過有限元分析確定剛度系數(shù)。根據(jù)對梁柱腹板連接節(jié)點(diǎn)各部分剛度和強(qiáng)度分析,建立腹板連接節(jié)點(diǎn)模型。這個(gè)簡化模型可以用來分析單向荷載和循環(huán)荷載作用下梁柱腹板連接節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)。

螺栓頂-底角鋼節(jié)點(diǎn)是一種有效的半剛性節(jié)點(diǎn)形式,為了研究其抗震性能,提出螺栓角鋼的雙線性恢復(fù)力模型,并采用有限元軟件opensees進(jìn)行數(shù)值分析。有限元分析以2個(gè)既有試驗(yàn)為模型,采用基于纖維模型的非線性梁柱單元模擬鋼梁與鋼柱,在梁柱結(jié)合部位采用零長度連接單元模擬連接角鋼的作用,采用自適應(yīng)非線性求解法進(jìn)行數(shù)值分析。結(jié)果表明:數(shù)值分析較好地模擬了節(jié)點(diǎn)的彈塑性性能,基于opensees的分析模型適用于該節(jié)點(diǎn)的非線性分析;推導(dǎo)出的螺栓角鋼雙線性恢復(fù)力模型能夠較好地模擬節(jié)點(diǎn)的作用,具有適用性。

鋼筋混凝土柱-鋼梁柱貫穿型節(jié)點(diǎn)是鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的一種新型節(jié)點(diǎn)形式。在節(jié)點(diǎn)抗剪機(jī)理研究的基礎(chǔ)上,提出考慮螺栓預(yù)緊力作用的柱貫穿型節(jié)點(diǎn)抗剪承載力計(jì)算公式,通過已有試驗(yàn)對該公式進(jìn)行了驗(yàn)證;設(shè)計(jì)一弱節(jié)點(diǎn)式模型,利用ansys對5組不同參數(shù)下的節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了有限元模擬,考察了節(jié)點(diǎn)受力性能的影響因素,進(jìn)一步驗(yàn)證了所提出的抗剪公式的有效性。

在頂?shù)捉卿撨B接的三參數(shù)冪函數(shù)模型中,求解初始剛度的傳統(tǒng)方法是將頂角鋼假定為懸臂梁模型,但這一假定與試驗(yàn)及有限元分析結(jié)果有出入。根據(jù)頂?shù)捉卿撨B接破壞時(shí)的塑性鉸分布規(guī)律,提出了符合頂角鋼實(shí)際受力狀態(tài)和變形特征的剛架模型,并推導(dǎo)了頂?shù)捉卿撨B接初始剛度和極限承載力的解析表達(dá)式。

鋼框架梁柱弱軸雙腹板底角鋼連接是一種典型的半剛性連接,為研究此種半剛性連接的受力性能,引用歐洲規(guī)范eurocode3采用的組件法來計(jì)算各純鋼連接的初始剛度,再計(jì)算出各組件的極限承載能力,并選取最小值作為連接的極限承載力。以lima的試驗(yàn)為基礎(chǔ),建立有限元分析模型,模型的幾何尺寸、材料特性、摩擦系數(shù)等幾何參數(shù)均與試驗(yàn)相同。結(jié)果表明,理論計(jì)算結(jié)果、模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較吻合。弱軸雙腹板底角鋼連接具有良好的變形能力和一定的抗彎能力。

建立了帶雙腹板頂?shù)捉卿摿褐B接節(jié)點(diǎn)有限元分析模型,對模型進(jìn)行了熱-力耦合數(shù)值計(jì)算,分析了在溫度和力荷載工作作用下帶雙腹板頂?shù)捉卿摿褐B接的承載力、溫度傳導(dǎo)和變形狀態(tài)。探討了帶雙腹板頂?shù)捉卿摿褐B接節(jié)點(diǎn)中頂?shù)捉卿?、腹板、螺栓在高溫環(huán)境下受力機(jī)理以及螺栓受溫度影響預(yù)拉力損失規(guī)律,獲得了試驗(yàn)難于測得的力學(xué)特性,為帶雙腹板頂?shù)捉卿摿褐B接在抗火性能方面的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

鋼結(jié)構(gòu)梁柱端板連接腹板開孔型節(jié)點(diǎn)的延性分析

用有限元分析軟件ansys對雙肢冷彎薄壁c型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的受力性能進(jìn)行了研究,建立了節(jié)點(diǎn)模型,在梁端進(jìn)行靜力加載,得到了節(jié)點(diǎn)的vonmises應(yīng)力云圖和彎矩—轉(zhuǎn)角曲線,并對c型鋼厚度、螺栓間距、節(jié)點(diǎn)板厚度對節(jié)點(diǎn)的破壞模式和連接剛度的影響進(jìn)行了分析,得出了有益的結(jié)論。

根據(jù)h型鋼梁柱外伸端板螺栓連接節(jié)點(diǎn)的簡化力學(xué)模型，提出用節(jié)點(diǎn)尺寸來計(jì)算節(jié)點(diǎn)初始轉(zhuǎn)動剛度ri的計(jì)算公式，通過與試驗(yàn)結(jié)果比較，驗(yàn)證了初始轉(zhuǎn)動剛度ri的計(jì)算公式的正確性；并對節(jié)點(diǎn)的破壞形式、抗震性能及影響節(jié)點(diǎn)初始轉(zhuǎn)動剛度的因素進(jìn)行了分析討論。