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内隔板式与隔板贯通式方钢管混凝土柱-H形钢梁节点抗连续倒塌性能对比

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建筑结构学报 2017年第S1期38卷 362-368页

作者：王伟秦希王俊杰同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学建筑工程系上海200092 中国航空规划设计研究总院有限公司北京100120

以2种方钢管混凝土柱-H形钢梁栓焊连接刚性节点为研究对象,通过静力试验和数值模拟考察梁柱节点在结构连续性倒塌条件下的受力性能,并对比内隔板与贯通式隔板两种柱横向加劲板形式对节点子结构抗力机制发展以及承载能力的影响。结果显示... 详细信息

以2种方钢管混凝土柱-H形钢梁栓焊连接刚性节点为研究对象,通过静力试验和数值模拟考察梁柱节点在结构连续性倒塌条件下的受力性能,并对比内隔板与贯通式隔板两种柱横向加劲板形式对节点子结构抗力机制发展以及承载能力的影响。结果显示,节点初始破坏均位于梁下翼缘的连接截面。节点子结构在加载前期主要通过弯曲机制提供竖向抗力,在加载后期逐渐转变为依靠悬链机制抵抗上部荷载。相比于内隔板构造,贯通式隔板构造使梁下翼缘更容易产生断裂,梁下翼缘断裂所对应节点子结构变形大小主要对弯曲机制的发展产生影响,进而影响到节点子结构所能承担的最大动荷载。

关键词：钢框架内隔板贯通式隔板静力试验数值模拟连续性倒塌弯曲机制悬链机制动力响应

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梁柱上环板下内隔板式节点力学性能研究

梁柱上环板下内隔板式节点力学性能研究

作者：黄宗民山东建筑大学

学位级别：硕士

钢结构高层住宅中梁柱节点是极为重要的关键部位,节点应该具有良好的刚度、强度、延性和耗能能力等力学性能指标,才能满足荷载在构件之间有效的传递。实际工程中外环板节点在钢结构高层住宅中应用广泛,为解决钢管混凝土柱-H型钢梁外环... 详细信息

钢结构高层住宅中梁柱节点是极为重要的关键部位,节点应该具有良好的刚度、强度、延性和耗能能力等力学性能指标,才能满足荷载在构件之间有效的传递。实际工程中外环板节点在钢结构高层住宅中应用广泛,为解决钢管混凝土柱-H型钢梁外环板式节点的下环板因尺寸较大而占用室内空间和影响美观等问题,本文提出一种新型梁柱上环板下内隔板式节点。本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法对梁柱上环板下内隔板式节点力学性能进行研究。针对该节点混凝土浇筑难等问题,采用有限元ABAQUS研究试件在静力和往复加载下的力学性能和抗震性能,研究不同内隔板参数对承载能力、转动刚度和抗震性能的影响,得出以下结论:(1)本文设计的新型钢管混凝土柱-H形钢梁上环板下内隔板式节点满足“强节点弱构件”的设计原则。节点在弯矩和剪力作用下有足够的承载能力和变形能力。(2)通过ABAQUS有限元软件,对节点进行静力加载分析,得出以下结论:内隔板开孔面积增大,节点抗弯承载力和初始转动刚度降低;在微型内隔板上焊接连接板,节点抗弯承载力和初始转动刚度均增加,可以有效防止内隔板孔径过大不受力而发生破坏;微型环板厚度增加可以提高节点抗弯承载力及初始转动刚度,微型环板厚度越大,梁端就越容易发生屈服破坏;当梁布置在短边方向,节点抗弯刚度极大,节点破坏为梁端破坏。(3)通过ABAQUS有限元软件,改变节点内隔板相关的各个参数,分析节点的抗震性能。研究结果表明:钢管混凝土柱-H形钢梁上环板下内隔板式节点具有良好的抗震性能,能够充分发挥外环板和内隔板节点的优势,又避免了其他节点形式的劣势,解决了下外环板突出问题,值得大规模推广和应用。(4)对节点进行了参数化研究,并对其应用提出了一些建议:梁在扁钢管柱弱轴靠边布置时,内隔板连接板厚度取40-60mm;微型环板的厚度取2-3倍梁翼缘厚度;梁在强轴布置时,大开孔面积的内隔板上可不用设置内隔板连接板。

关键词：钢管柱 H型钢梁内隔板有限元静力性能抗震性能

十字形内隔板对桶形基础各单向承载力和破坏模式的影响分析

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岩土力学 2017年第11期38卷 3136-3144页

作者：肖忠葛博睿王元战王琰天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学天津市港口与海洋工程重点试验室天津300072

为了研究十字形内隔板对吸力式桶形基础各单向承载力和破坏模式的影响,分别建立了软土地基上带十字形内隔板和不带内隔板的吸力式桶形基础及实心圆形基础的有限元模型,并利用位移加载法对3种基础在不同基础埋深比和土体剪切强度时的各... 详细信息

为了研究十字形内隔板对吸力式桶形基础各单向承载力和破坏模式的影响,分别建立了软土地基上带十字形内隔板和不带内隔板的吸力式桶形基础及实心圆形基础的有限元模型,并利用位移加载法对3种基础在不同基础埋深比和土体剪切强度时的各单向承载力进行了大量的有限元计算和分析。计算结果表明,当软土地基的剪切强度均一时,吸力式桶形基础的各单向承载力基本不受内隔板的影响,3种基础的破坏模式基本相同;当软土地基的剪切强度不均一时,在深径比较小时,十字形内隔板可明显提高桶形基础承受力矩和水平荷载的能力(尤其是力矩承载力),其提高效果随着土体剪切强度不均一度指标的增大而增大,且基本等同于实心圆形基础,但对竖向承载力提高不大,剪切强度不均一的软基上埋深比较小的不带内隔板的桶形基础在转角或水平位移加载下的破坏模式和另外两种基础有显著不同。给出了带十字形内隔板的吸力式桶形基础各单向承载力的简化计算公式。

关键词：吸力式桶形基础各单向承载力破坏模式内隔板软土地基

带内隔板的大U肋钢-UHPC组合桥面板力学性能分析

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公路与汽运 2023年第6期 101-105,127页

作者：蔡鑫余洋南京理工大学土木工程系江苏南京210094

为优化钢-超高性能混凝土(UHPC)正交异性组合桥面板中U肋截面形式,分析传统U肋与大U肋截面形式下正交异性钢桥面板中U肋与顶板相交处、横隔板与U肋相交处、横隔板弧形切口处3个典型疲劳细节处的应力历程和应力幅,引入内隔板增强大U肋钢-... 详细信息

为优化钢-超高性能混凝土(UHPC)正交异性组合桥面板中U肋截面形式,分析传统U肋与大U肋截面形式下正交异性钢桥面板中U肋与顶板相交处、横隔板与U肋相交处、横隔板弧形切口处3个典型疲劳细节处的应力历程和应力幅,引入内隔板增强大U肋钢-UHPC组合桥面板的疲劳薄弱细节。结果表明,相较于传统U肋截面,采用大U肋钢-UHPC正交异性组合桥面板,横隔板与U肋相交处、横隔板弧形切口处的应力幅降低,U肋与顶板相交处的应力幅增大,但引入内隔板构造能较好地降低该处的应力幅,使3个典型疲劳细节处的疲劳强度都能满足规范要求,带内隔板的大U肋钢-UHPC组合桥面板具有较好的抗疲劳性能。

关键词：桥梁正交异性桥面板超高性能混凝土(UHPC) 组合桥面板大U肋内隔板典型疲劳细节力学性能

内隔板式方钢管混凝土柱—钢梁框架节点承载力研究

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内隔板式方钢管混凝土柱—钢梁框架节点承载力研究

作者：让艳艳西安科技大学

学位级别：硕士

方钢管混凝土结构作为一种新型组合结构，具有承载力高、耗能能力强、延性好等特点，且外形规则便于梁柱连接，防火措施简单，施工周期短，因此，在中高层住宅建筑中有较广泛的应用前景。然而，目前制约方钢管混凝土结构推广应用的主要... 详细信息

方钢管混凝土结构作为一种新型组合结构，具有承载力高、耗能能力强、延性好等特点，且外形规则便于梁柱连接，防火措施简单，施工周期短，因此，在中高层住宅建筑中有较广泛的应用前景。然而，目前制约方钢管混凝土结构推广应用的主要问题在于节点处构造复杂，没有简明实用的受力计算公式。因此开展对方钢管混土柱框架节点域的受力性能及节点域的承载力的研究，具有十分重要的理论意义和应用价值。在总结前人研究的基础上，应用虚功原理对现有的节点承载力计算公式提出了改进，提出了简明实用的节点抗剪、抗弯承载力计算公式。应用本文公式和规程中推荐公式对三组试件进行计算，相比之下，本文公式考虑了轴压比的不利影响，结果较《规程》公式小10％左右，与工程实际更为相符。建立了同时考虑大变形的几何非线性、各种材料非线性等非线性因素的有限元理论分析模型，利用大型非线性有限元软件ANSYS8.0，对钢材采用***屈服准则和运动强化本构关系，对混凝土采用William-Warnke五参数破坏准则和弹塑性本构关系，采用三维实体单元对“带内隔板方钢管混凝土柱—钢梁节点”进行了三维建模，并模拟分析了单调加载下节点的受力性能、节点区应力分布，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，得出了柱壁厚度、混凝土强度、内隔板厚度、梁截面尺寸等对节点性能的影响规律，得出节点处荷载—位移曲线图，对钢管混凝土节点的构造提出几点设计建议。 ANSYS计算结果与公式计算结果进行对比，两种结果符合良好。

关键词：方钢管混凝土结构节点内隔板承载力传力机理非线性有限元分析屈服线理论

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内隔板方钢管混凝土—钢梁节点受力性能研究

内隔板方钢管混凝土—钢梁节点受力性能研究

作者：陈辉合肥工业大学

学位级别：硕士

方钢管混凝土结构作为一种新型组合结构,具有承载力高、耗能能力强、延性好等特点,且外形规则便于梁柱连接,防火措施简单,施工周期短,因此,在中高层住宅建筑中有较广泛的应用前景。而梁柱节点作为钢管混凝土结构的一个关键部位,受力复杂... 详细信息

方钢管混凝土结构作为一种新型组合结构,具有承载力高、耗能能力强、延性好等特点,且外形规则便于梁柱连接,防火措施简单,施工周期短,因此,在中高层住宅建筑中有较广泛的应用前景。而梁柱节点作为钢管混凝土结构的一个关键部位,受力复杂,类型多变,目前尚无一套较为完整的计算理论和设计方法。因此开展对方钢管混凝土柱与钢梁框架节点的受力性能及节点域的承载力的研究,具有十分重要的理论意义和应用价值。在总结前人研究的基础上,建立了同时考虑大变形的几何非线性、各种材料非线性等多重非线性因素的有限元理论分析模型,利用大型非线性有限元软件ANSYS9.0,对钢材采用***屈服条件和双线性随动强化本构关系,对混凝土采用Wiliam-Wamke五参数破坏准则和前人总结的弹塑性本构关系,对混凝土裂缝采用ANSYS提供的判别准则,采用三维实体单元对“带内隔板方钢管混凝土柱-钢梁节点”进行了三维建模,并模拟分析了单调和低周反复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,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,考察了柱壁厚度、混凝土强度、内隔板厚度、混凝土楼板等因素对节点受力性能的影响。探讨了钢管混凝土节点的破坏机理以及设计原则,并介绍了《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004)的抗弯、抗剪计算公式。根据本文的研究分析结果,对以后的相关研究和试验提出建设性意见,并对实际工程提供参考。

关键词：方钢管混凝土结构内隔板承载力传力机理非线性有限元分析

外加强环式与内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁框架抗震性能比较

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武汉理工大学学报 2016年第1期38卷 44-48页

作者：倪铁权袁文祺许成祥长江大学城市建设学院荆州434023 长江大学结构工程与防灾研究所荆州434023 武汉科技大学城市建设学院武汉430065

为了对比外加强环式与内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁连接框架结构的抗震性能,设计并制作了1榀3层2跨外加强环式连接的方钢管混凝土柱-钢梁框架,对其进行了低周反复加载试验,与内隔板式连接的方钢管混凝土柱-钢梁框架抗震试验成果进行比... 详细信息

为了对比外加强环式与内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁连接框架结构的抗震性能,设计并制作了1榀3层2跨外加强环式连接的方钢管混凝土柱-钢梁框架,对其进行了低周反复加载试验,与内隔板式连接的方钢管混凝土柱-钢梁框架抗震试验成果进行比较。分析两种节点连接方式下试件的滞洄曲线、骨架曲线、延性和耗能能力、强度退化和刚度退化。结果表明:两种节点连接方式下试件的滞回曲线饱满,延性系数均大于4,满足抗震要求;外加强环式连接的试件极限承载力要明显高于内隔板式连接试件;外加强环式连接的试件具有更好的弹塑性变形能力及耗能能力,抗震性能整体优于内隔板式连接试件。

关键词：方钢管混凝土框架外加强环内隔板抗震性能

梁翼缘扩大头-圆孔削弱型内隔板式箱型柱-H型钢梁节点断裂分析

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空间结构 2015年第2期21卷 79-84,71页

作者：孙文文王万祯童科挺王伟焘宁波大学建筑工程与环境学院浙江宁波315211

对1个内隔板式箱型柱-H型钢梁常规节点和3个梁翼缘扩大头-圆孔削弱型节点进行了循环加载试验,并进行了基于结构钢椭球面断裂模型及耦联的椭球面屈服模型的数值模拟和断裂分析.结果显示,常规节点裂纹起始于梁翼缘对接焊缝侧边,未能形成... 详细信息

对1个内隔板式箱型柱-H型钢梁常规节点和3个梁翼缘扩大头-圆孔削弱型节点进行了循环加载试验,并进行了基于结构钢椭球面断裂模型及耦联的椭球面屈服模型的数值模拟和断裂分析.结果显示,常规节点裂纹起始于梁翼缘对接焊缝侧边,未能形成有效转动能力的塑性铰,节点的塑性转角约为0.02rad.梁翼缘扩大头-圆孔削弱型节点在圆孔削弱梁截面形成塑性铰,大孔侧边开裂风险较其他区域大,扩大头构造显著降低了对接焊缝的断裂风险.当内隔板与柱壁板间焊缝质量较好时,圆弧扩大头-圆孔削弱型节点的塑性转角可达到FEMA要求的0.03rad,承载力较常规节点提高39.8%-52.9%。

关键词：箱型柱-H型钢梁节点内隔板椭球面断裂模型扩大头圆孔削弱塑性转角

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正交异性钢桥面板横隔板及内隔板结构优化

哈尔滨工业大学学报 2023年第11期55卷 16-24页

作者：吴红林李长凯余金山宋谋哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 内蒙古交通设计研究院有限责任公司呼和浩特010011

正交异性钢桥面板纵肋与横隔板连接处疲劳机理复杂,分析较为困难,针对这一问题,以横隔板弧形开口与U肋和横隔板焊缝端部周围区域为研究位置,结合区域内的应力分布规律,深入分析其受力机理,找出此区域内的疲劳易损点。以易损点构造细节... 详细信息

正交异性钢桥面板纵肋与横隔板连接处疲劳机理复杂,分析较为困难,针对这一问题,以横隔板弧形开口与U肋和横隔板焊缝端部周围区域为研究位置,结合区域内的应力分布规律,深入分析其受力机理,找出此区域内的疲劳易损点。以易损点构造细节的疲劳应力为控制指标,提出变厚度横隔板、双内隔板及横隔板与纵肋连接处反向圆弧切口等降低疲劳应力的构造形式,经过有限元计算,结果表明:变厚度横隔板和双内隔板分别对弧形开口处和焊缝端部的疲劳有明显的改善效果;反向圆弧切口可以使几何线性更加平顺,降低由于几何不连续导致的应力集中,可以显著降低上述两类疲劳细节的疲劳应力。

关键词：正交异性钢桥面板抗疲劳设计构造形式优化横隔板厚度内隔板