方钢管混凝土柱钢梁节点抗震性能试验研究与有限元分析

新型方钢管混凝土柱梁节点有限元分析——结合现行钢管混凝土柱在实际工程中的应用情况，提出了用于方钢管混凝土柱一钢筋混凝土梁框架结构的新型节点连接形式——非穿心暗钢牛腿方钢管混凝土柱与混凝土梁节点，利用有限元软件ansys对该节点的力学性能进行了分析...

在大量节点试验研究的基础上,提出了一种新型方钢管混凝土柱梁节点,通过有限元软件ansys对该节点模型在单调和循环加载作用下的受力性能进行了非线性分析,研究表明:该节点的延性和耗能能力较好,抗震性能良好。

方钢管混凝土柱的抗震性能试验研究——通过低周反复加载试验研究方钢管混凝土柱的抗震性能，分析了其在水平地震作用下的承载能力、变形能力、刚度退化、耗能能力以及结构的破坏机制，为进一步的理论分析提供参考。同时研究了含钢率、长细比和轴压比对方钢管混凝...

通过对4个隔板贯穿式方钢管混凝土柱-钢梁连接节点试件的静力性能试验研究,揭示此类节点的受力机理和破坏形态,探讨梁端翼缘两侧的侧板、钢管柱的宽厚比以及隔板的外伸长度等因素对节点承载力和传力机理的影响.试验结果表明,该类节点具有受力明确,传力途径清晰的特点;宽厚比的改变对节点承载力的影响不大,但对于节点板剪应变的影响较大;梁端翼缘两侧增加侧板可以减缓隔板与梁相交的角隅处应力集中现象,使塑性铰出现梁上,远离脆弱的梁端焊接区,提高了节点的延性.

通过对6个钢管混凝土柱-钢梁全螺栓连接节点及1个栓焊节点的低周反复加载试验,研究了全螺栓连接节点的破坏模式、承载力以及延性性能。试验表明：当试件的弹塑性层间位移角达到规范限值的2.15-3.02倍时,全螺栓连接试件仅在连接板件远端处钢梁翼缘上出现较小的鼓曲变形,变形幅度远小于栓焊节点;全螺栓连接节点具有更大的塑性变形能力、更大的峰值荷载和更长的屈服平台,能够满足抗震规范位移限值要求。试验指出,全螺栓连接节点的各组件在地震作用下都能发挥耗能作用,耗能机制包括连接板和钢梁翼缘间的摩擦耗能、栓杆与孔壁挤压耗能、连接板下的钢梁翼缘塑性变形耗能以及连接板远端处钢梁塑性耗能等。全螺栓连接试件的滞回曲线包括相对平直段和上升段,分别对应连接板与钢梁翼缘的滑动摩擦阶段和螺栓孔与螺杆的接触挤压阶段。试件经过多级位移循环加载后,摩擦力衰减明显,约为屈服荷载的50%;每级位移加载后期,由于螺栓杆与孔壁产生接触作用,试件的承载力相比摩擦滑移阶段明显增大,并且随位移加载幅值的增大而增大,峰值荷载可达到屈服荷载的2-3倍。

通过对6个钢管混凝土柱-钢梁全螺栓连接节点及1个栓焊节点的低周反复加载试验,研究了全螺栓连接节点的破坏模式、承载力以及延性性能。试验表明：当试件的弹塑性层间位移角达到规范限值的2.15-3.02倍时,全螺栓连接试件仅在连接板件远端处钢梁翼缘上出现较小的鼓曲变形,变形幅度远小于栓焊节点;全螺栓连接节点具有更大的塑性变形能力、更大的峰值荷载和更长的屈服平台,能够满足抗震规范位移限值要求。试验指出,全螺栓连接节点的各组件在地震作用下都能发挥耗能作用,耗能机制包括连接板和钢梁翼缘间的摩擦耗能、栓杆与孔壁挤压耗能、连接板下的钢梁翼缘塑性变形耗能以及连接板远端处钢梁塑性耗能等。全螺栓连接试件的滞回曲线包括相对平直段和上升段,分别对应连接板与钢梁翼缘的滑动摩擦阶段和螺栓孔与螺杆的接触挤压阶段。试件经过多级位移循环加载后,摩擦力衰减明显,约为屈服荷载的50%;每级位移加载后期,由于螺栓杆与孔壁产生接触作用,试件的承载力相比摩擦滑移阶段明显增大,并且随位移加载幅值的增大而增大,峰值荷载可达到屈服荷载的2-3倍。

方钢管混凝土柱局部屈曲有限元分析——主要分析了在偏心荷载作用下，方形钢管混凝土柱局部临界失稳应力ocr的变化情况，并采用ansys有限元软件对其进行了模拟分析，得出有限元分析结果与计算结果有一定偏差，但随着应力梯度系数妒的增加，局部临界屈曲应力都呈...

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。

当前,方钢管混凝土柱-钢梁半刚性节点的应用越来越广泛,但国内对这种半刚性节点受力性能的认识还很不完善。通过4组方钢管混凝土柱-钢梁长螺栓式半刚性节点在低周往复荷载下受力性能的试验,探究此类节点的受力机理和破坏形态。通过对4组试验滞回曲线、刚度退化、延性与耗能指标的分析得出此种节点有良好的耗能性能,可为钢结构节点设计提供一些参考和借鉴。

http://www.***.*** -1- 带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点 受力性能的非线性有限元分析 周天华 1 ，郭彦利 1 ，卢林枫 1 ，何保康 2 ， （1.长安大学，陕西西安710061；2.西安建筑科技大学，陕西西安710055；） email:zhouth163@163.com 摘要：本文利用三维实体单元，对“带内隔板方钢管混凝土柱-钢梁节点”建立了同时考虑 几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、各种材料非线性等因素的有限元理论分析 模型，模拟分析了单调加载和低周反复加载时节点的受力性能，较为精确地分析了节点区应 力分布和混凝土开裂情况，以弥补试验中无法直观地了解各细部受力情况和改变各种参数进 行对比的缺陷；考察了轴压比大小、混凝土强度等因素对节点受力性能的影响，根据理论与 试验结果分析，提出了设计和改进建议。

基于现行规范,设计制作方钢管混凝土-钢梁组合框架中间层中柱节点(╋)、中间层边柱节点(┣)、顶层边柱节点(┏)三种模型,并进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验。结果表明:节点在钢梁翼缘与侧板连接角隅处产生应力集中现象;在相同材料和截面尺寸条件下,顶层边柱节点比中间层中柱节点和中间层边柱节点提前达到屈服,其极限承载力介于后两者之间;三种节点滞回曲线均比较饱满,具有良好的耗能能力,节点延性均较好。利用abaqus建立有限元模型,对试件在低周反复荷载作用下的受力性能进行非线性有限元分析,分析结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析轴压比对节点承载力的影响。

通过柱端加载的低周反复荷载试验对8个内隔板三边焊接,而在未焊一边柱壁板上布置圆柱头栓钉的方钢管混凝土柱-h形钢梁节点进行了试验研究,研究了不同轴压比情况下节点的破坏模式、延性、耗能性能等。试验结果表明,破坏之前节点具有良好的滞回性能、延性及耗能能力,满足现行抗震规范的要求。该节点可以用于方钢管混凝土柱两侧弯矩相差较大时,弯矩较小一侧节点。提出了相关的设计建议。

对内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁栓焊连接节点提出了三种新型的梁端削弱方式,应用通用程序ansys对其进行三维非线性有限元分析,将计算结果与无削弱节点、狗骨式节点的分析结果进行对比。研究结果表明:翼缘开孔和翼缘腹板同时开孔的削弱方式能使梁端塑性铰明显外移,防止连接节点脆性破坏,可供实际工程设计参考。

介绍了一种方钢管混凝土柱—工字梁连接节点的形式,利用abaqus有限元模拟对柱顶施加竖向位移荷载,得到该节点的破坏过程与最终破坏形态,并通过对模拟数据的分析,得出该试件竖向位移与竖向荷载之间的关系,得出此节点试件有较好的力学性能.

方钢管混凝土柱-钢梁隔板贯通节点抗震性能试验——为研究方钢管混凝土柱与钢梁连接的隔板贯通式节点的抗震性能，对4个足尺节点试件进行了低周反复荷载试验，分析了各试件的破坏过程及特征，并对节点的承栽力、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能指标进行了深入...

为研究方钢管混凝土柱与钢梁连接的隔板贯通式节点的抗震性能,对4个足尺节点试件进行了低周反复荷载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,并对节点的承载力、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能指标进行了深入的研究与分析.结果表明,隔板贯通节点滞回曲线饱满,具有较强的耗能能力;钢梁翼缘与隔板的连接构造对节点的延性、耗能能力和刚度退化影响较大,倒角放坡型节点比侧板加强型节点具有更好的抗震性能;隔板的厚度、浇筑孔径和钢管的宽厚比对梁端破坏节点的抗震性能影响较小,但在试件中浇筑混凝土可以显著提高节点刚度,减小核心区的剪切变形,改善隔板贯通节点的抗震性能.

方钢管混凝土柱——钢梁节点非线性有限元分析——利用非线性有限元软件ansys，对钢材采用von-mises屈服条件和双线性随动强化本构关系，对混凝土采用前人总结的弹塑性本构关系，对混凝土裂缝和高强螺栓连接的面一面接触等问题采用ansys提供的判别准则，采用三...

某方钢管混凝土柱钢梁节点非线性有限元分析——选择合理的单元类型、材料本构关系，利用非线性有限元分析程序abaqus对内隔板外伸式钢管混凝土柱一钢梁节点进行了三维有限元分析，在试验研究的基础上进一步探讨了节点的受力性能和传力机理．分析结果表明，该类节...

方钢管混凝土柱-钢梁竖向加劲肋式节点非线性有限元分析——对方钢管混凝土柱钢梁竖向加劲肋式节点建立了同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元分析模型，模拟分析了单调加载下节点的受力性能，较为精确地分析了节点区应力分布．结果表明：由有限元模型所得的...

选择合理的单元类型、材料本构关系,利用非线性有限元分析程序abaqus对内隔板外伸式钢管混凝土柱-钢梁节点进行了三维有限元分析,在试验研究的基础上进一步探讨了节点的受力性能和传力机理.分析结果表明,该类节点传力路径清晰,有较好的强度和刚度,满足"强节点,弱构件"的抗震设计原则;建立的三维有限元模型能够比较准确地模拟节点的实际工作状态.

利用非线性有限元软件ansys,对钢材采用von-mises屈服条件和双线性随动强化本构关系,对混凝土采用前人总结的弹塑性本构关系,对混凝土裂缝和高强螺栓连接的面-面接触等问题采用ansys提供的判别准则,采用三维实体单元对带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁栓焊连接节点进行了三维建模,模拟分析了钢管混凝土柱中钢材、混凝土强度等级等因素在单调加载和低周反复加载下对节点受力性能的影响,并对节点抗震指标进行了分析比较,得到的有限元分析结果可供试验和设计参考。

方钢管混凝土柱_钢梁外隔板式节点非线性有限元分析