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圆钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点传力机理与承载力理论研究

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建筑结构学报 2019年第3期40卷 200-209页

作者：刘铭劼李心霞韩庆华芦燕天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

圆钢管柱-H形钢梁梁柱铸钢连接节点是采用预制铸钢连接件代替圆钢管柱-H形钢梁梁柱节点中的加强构件形成的梁柱节点。为研究该节点承载能力,对节点在弯矩作用下的传力机理进行了分析,给出了圆柱面壳受法向力挠度理论解,基于变形协调原... 详细信息

圆钢管柱-H形钢梁梁柱铸钢连接节点是采用预制铸钢连接件代替圆钢管柱-H形钢梁梁柱节点中的加强构件形成的梁柱节点。为研究该节点承载能力,对节点在弯矩作用下的传力机理进行了分析,给出了圆柱面壳受法向力挠度理论解,基于变形协调原理揭示了节点传力机理和荷载分布规律,证明了节点荷载由铸钢连接件和圆钢管柱共同承担。基于屈服线理论推导了节点承载力计算式。开展了4组9个试件的节点足尺试验研究,用以验证节点荷载分布机理和承载力计算式,并开展了参数化有限元分析。结果表明,对于钢管柱外径为203～500 mm,径厚比为12～25的中厚度圆钢管,采用环板宽为20～50 mm、高为30～120 mm的铸钢连接件时,节点承载力的理论公式计算值与试验值及有限元分析值吻合良好,验证了圆钢管柱-H形钢梁铸钢连接节点传力机理和承载力理论计算式的正确性。

关键词：圆钢管柱 H形钢梁铸钢连接节点承载力传力机理

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圆钢管柱外包钢管混凝土加固法应用分析

山西建筑 2023年第2期49卷 64-67页

作者：郝冬张杰许宸嘉焦晋峰雷宏刚太原植物园山西太原030025 太原理工大学土木工程学院山西太原030024

以太原植物园主入口钢结构中圆钢管柱的相贯节点域承载能力不足为研究对象,提出一种外包钢管混凝土加固法及施工工艺。采用ABAQUS有限元分析软件探讨了钢管空心率、混凝土强度等因素对承载力的影响以及加固后的破坏模式。结果表明:外包... 详细信息

以太原植物园主入口钢结构中圆钢管柱的相贯节点域承载能力不足为研究对象,提出一种外包钢管混凝土加固法及施工工艺。采用ABAQUS有限元分析软件探讨了钢管空心率、混凝土强度等因素对承载力的影响以及加固后的破坏模式。结果表明:外包钢管混凝土加固法是可行的;可以显著提高圆钢管柱相贯节点域的极限承载力,但会降低节点的塑性变形能力;空心率比混凝土强度对节点极限承载力的影响大。该加固方法对于今后类似工程中圆钢管柱的节点域加固有一定的借鉴作用。

关键词：圆钢管柱相贯节点极限承载力

传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能试验研究与承载力计算

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工程力学 2017年第2期34卷 189-196页

作者：薛建阳翟磊魏志粉吴占景隋? 贾俊明西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 中国建筑西北设计研究院有限公司西安710018

为研究传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能,对传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁中节点和边节点进行低周反复加载试验,分析了双梁-柱节点的破坏特征及影响因素。研究结果表明:传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点的破... 详细信息

为研究传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点受力性能,对传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁中节点和边节点进行低周反复加载试验,分析了双梁-柱节点的破坏特征及影响因素。研究结果表明:传统风格建筑圆钢管柱-箱形截面双梁节点的破坏模式主要是下梁与大柱形成的核心区(3区)发生剪切屈服,上梁、下梁与大柱所形成的区域(2区)发生压弯破坏,部分焊缝及其热影响区的母材开裂;轴压比为0.3试件的极限承载力均高于轴压比为0.6的节点试件;相同轴压比下中节点试件的承载力高于边节点试件。给出了节点核心区2区压弯承载力验算公式并推导了节点核心区3区抗剪承载力计算公式,经与试验结果相比较,吻合较好。

关键词：传统风格建筑圆钢管柱箱形截面梁双梁-柱节点受剪承载力

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随机点蚀圆钢管柱力学性能试验与应用分析

安徽建筑大学学报 2022年第4期30卷 20-26页

作者：杨明飞董悦奇程华瑞沙志平陈宜网安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 中国二十冶集团有限公司工程设计研究院上海201900 安徽圣沃建设集团有限公司安徽合肥230001

为研究随机点蚀损伤对圆形钢管柱的力学性能影响,对带有随机点蚀损伤的构件进行了轴压试验,试验中考虑了不同的内径和点蚀损伤强度。结果显示,在文中所选点蚀损伤范围内,随着点蚀损伤强度的增加,点蚀损伤构件的屈服载荷和弹性模量均呈... 详细信息

为研究随机点蚀损伤对圆形钢管柱的力学性能影响,对带有随机点蚀损伤的构件进行了轴压试验,试验中考虑了不同的内径和点蚀损伤强度。结果显示,在文中所选点蚀损伤范围内,随着点蚀损伤强度的增加,点蚀损伤构件的屈服载荷和弹性模量均呈现线性下降趋势;内径越小,点蚀损伤对其屈服荷载和弹性模量影响越大;点蚀损伤强度为4%时,点蚀坑之间环向应变发展明显快于纵向应变发展。利用ANSYS有限元软件分别建立了无损伤构件和损伤构件的数值模型,利用试验结果对数值模型进行校核,最大误差分别为-4.17%、-11.78%,说明文中所建立的数值模型合理。最后,利用该数值模型分析了不同点蚀损伤区域对结构构件力学性能的影响,研究发现当点蚀损伤区位于2L/5~3L/5柱脚处时,构件屈服荷载降低了26.96%,此区域为构件的随机点蚀敏感区。

关键词：随机点蚀圆钢管柱力学性能点蚀损伤强度敏感区

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装配式圆钢管柱-钢梁节点抗震性能试验研究

世界地震工程 2021年第1期37卷 41-47页

作者：刘伟王俊平云南省设计院集团有限公司云南昆明650500 昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

为验证新型装配式圆钢管柱-钢梁节点的破坏模式及抗震性能,进行了3个十字形节点的低周反复循环加载试验。研究了不同试件节点的破坏模式、滞回性能、延性及耗能性能等。试验结果表明:试件的位移延性系数为3.38~3.44,能量耗散系数为1.72~... 详细信息

为验证新型装配式圆钢管柱-钢梁节点的破坏模式及抗震性能,进行了3个十字形节点的低周反复循环加载试验。研究了不同试件节点的破坏模式、滞回性能、延性及耗能性能等。试验结果表明:试件的位移延性系数为3.38~3.44,能量耗散系数为1.72~2.25,节点具有良好的滞回性能、延性及耗能能力,满足现行规范设计要求。建议在采用新型装配式节点时,梁柱连接处可同时采用加强型连接或骨式连接,以获得良好的抗震性能。

关键词：装配式结构圆钢管柱梁柱节点试验研究抗震性能

圆钢管柱—工字型钢梁十字竖向隔板式节点有限元分析

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圆钢管柱—工字型钢梁十字竖向隔板式节点有限元分析

作者：陈颢云南大学

学位级别：硕士

钢框架节点是钢结构设计中的重点,圆钢管柱-工字型钢梁节点是钢结构中常用节点形式,一般分为内隔板式和外加强环板式,但节点隔板或加强环板一般均为水平设置。本文主要研究的一种十字型竖向隔板式节点,已在现实工程中运用,但由于目前对... 详细信息

钢框架节点是钢结构设计中的重点,圆钢管柱-工字型钢梁节点是钢结构中常用节点形式,一般分为内隔板式和外加强环板式,但节点隔板或加强环板一般均为水平设置。本文主要研究的一种十字型竖向隔板式节点,已在现实工程中运用,但由于目前对该类节点的研究文献、资料有限且相关规范对该类节点设计、运用方面的规定不够详尽,在实际工程中,该类节点的运用受到制约。对该类节点的性能研究,能为工程设计提供理论依据,对钢框架结构节点设计、研究具有重要的理论意义和实际运用价值。因此,本文针对圆钢管柱-工字型钢梁十字型竖向隔板式节点的性能进行研究,主要研究内容如下:(1)通过两组算例与有限元软件分析的对比,验证有限元分析软件在线性分析和非线性分析方面的精度,能满足分析精度要求。通过引用文献《外环板式梁柱节点受力机理分析与设计方法》中DIA-2-45-S节点的现场试验数据,建立一组有限元模型,模拟现场试验,对比现场试验结果与有限元分析结果,验证ABAQUS有限元分析软件,可满足模拟该类型试验研究的要求。(2)建立三组节点模型,内隔板式节点、外环板式节点和十字型竖向隔板节点的有限元分析模型,对比十字型竖向隔板式节点与以上两种常用水平隔板式节点的力学性能和抗震性能的差异。研究表明:十字竖向隔板式节点力学性能和抗震性能相对外环板式节点稍弱,但与内隔板式节点接近,故可根据其受力和变形的特点运用于钢结构设计中。(3)针对十字竖向隔板式节点进行参数化分析,设计出五组共十五个模型,针对不同轴压比、不同管径比、不同竖向隔板宽厚比、不同竖向隔板长度、不同钢梁高差,五个参数对节点力学性能和抗震性能的影响进行分析研究。研究发现:钢梁高差加大、竖向隔板长度增加,对节点力学性能、抗震性能影响较小,节点轴压比增大、节点管径比、竖向隔板宽厚比对节点力学性能和抗震性能影响较大。

关键词：圆钢管柱十字型竖向隔板式节点有限元分析节点力学性能节点抗震性能

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圆钢管柱滞回性能分析

圆钢管柱滞回性能分析

作者：周喜同济大学

学位级别：硕士

随着钢结构在实际工程中的应用越来越多，圆钢管由于材料利用合理、刚度大、抗扭性能好而应用范围不断扩大，除了空间结构大量应用圆钢管外，高层建筑钢结构中也越来越多地采用圆钢管柱或钢管混凝土柱。我国是一个地震较多的国家，有... 详细信息

随着钢结构在实际工程中的应用越来越多，圆钢管由于材料利用合理、刚度大、抗扭性能好而应用范围不断扩大，除了空间结构大量应用圆钢管外，高层建筑钢结构中也越来越多地采用圆钢管柱或钢管混凝土柱。我国是一个地震较多的国家，有抗震设防要求的地区较多，圆钢管构件作为柱子使用时，对其抗震性能的研究就具有重要的技术经济意义。虽然目前关于钢构件的滞回性能的研究已有很多成果，但关于圆钢管柱滞回性能的研究却很少，远不能满足工程抗震分析的需要。关于构件滞回性能的研究，试验研究是非常必要的，但试验研究存在一定的局限性且费用昂贵。随着现代有限元理论、计算方法和计算机技术的飞速发展，构件滞回性能的有限元分析已成为节省试验费用、进行复杂条件下构件滞回性能计算的重要手段。本文根据平安金融大厦高层钢结构抗震分析的需要，应用有限元数值方法对工程中所采用的空心圆钢管柱在循环荷载作用下的滞回性能进行数值模拟计算。分析国内外的研究成果，确定了适于圆钢管柱滞回曲线理论计算的合理加卸载模式;通过数值计算结果，获得了不同长细比、不同轴压比、不同径厚比条件下空心圆钢管柱的一系列滞回曲线;通过对计算曲线的分析，得出了循环荷载作用下构件长细比、轴压比和径厚比对圆钢管柱滞回特性的影响规律;最后，根据本文的研究结果，对空心圆钢管柱的抗震设计提出了建议。

关键词：圆钢管柱滞回性能滞回曲线径厚比轴压比长细比数值分析有限元单元法

偏压圆钢管柱经CFRP加固后的承载力试验研究

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工程抗震与加固改造 2019年第5期41卷 99-104,112页

作者：罗家豪完海鹰合肥工业大学土木与水利工程学院

通过对6根使用CFRP加固的圆钢管柱试件与2根未加固圆钢管柱试件进行稳定承载力偏压试验,研究了CFRP层数、偏心距对CFRP钢管偏压承载力的影响。使用ANSYS有限元软件建立的“壳-弹簧-壳”模型对试验构件进行模拟,并将试验结果和有限元结... 详细信息

通过对6根使用CFRP加固的圆钢管柱试件与2根未加固圆钢管柱试件进行稳定承载力偏压试验,研究了CFRP层数、偏心距对CFRP钢管偏压承载力的影响。使用ANSYS有限元软件建立的“壳-弹簧-壳”模型对试验构件进行模拟,并将试验结果和有限元结果进行对比分析。分析结果表明,相对于不粘贴CFRP布的试件,粘贴1层CFRP布试件的极限承载力提高7.29%~11.98%,粘贴3层CFRP布试件的极限承载力提高10.32%~16.28%。偏心受压圆钢管柱的偏心距越大、环向粘贴CFRP布层数越多,对构件的极限承载力和刚度的提高越大,但CFRP层数对提高承载力的贡献呈现降低趋势。

关键词： CFRP 圆钢管柱偏心受压承载力

新型盖板式外加强环圆钢管柱-H型钢梁节点有限元分析

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新型盖板式外加强环圆钢管柱-H型钢梁节点有限元分析

作者：杨雷青岛理工大学

学位级别：硕士

近几年随着我国国力的不断增强,钢结构建筑逐渐的走进人们的视线。纵观钢结构的发展史,对比西方发达国家钢结构的发展水平,我国钢结构建筑占全部建筑的5%,而西方发达国家超过50%。并且将钢材作为主要材料的钢结构建筑,与其它建筑结构相... 详细信息

近几年随着我国国力的不断增强,钢结构建筑逐渐的走进人们的视线。纵观钢结构的发展史,对比西方发达国家钢结构的发展水平,我国钢结构建筑占全部建筑的5%,而西方发达国家超过50%。并且将钢材作为主要材料的钢结构建筑,与其它建筑结构相比较,具有诸多优势。因此钢结构在我国属于朝阳产业,具有很好的发展潜力。框架结构中,梁柱节点作为钢结构建筑中的关键部位,将梁与柱组合成一个整体,有效承载外部荷载。但因为梁与柱的连接部位受力复杂,往往会出现内力分布不均匀、应力集中等现象,其力学性能的好坏将对整个建筑物的稳定性、安全性等造成影响,因此节点是建筑物设计与施工的重点和难点,从而受到国内外学者的普遍重视。本文在现有对新型盖板式外加强环梁柱连接节点的试验研究的基础上,首先用大型有限元分析软件ABAQUS对新型节点建模,验证对该类节点建模方法可行可靠的前提下,以轴压比、柱径厚比、加强环长厚比、柱环径厚比、柱梁径宽比、梁翼缘宽厚比、梁腹板高厚比为分析参数,沿用相同的建模方法,再对本文介绍的新型盖板式外加强环圆钢管柱-H型钢梁节点进行大量的有限元参数分析,主要结论如下:(1)轴压比对节点的破坏形态影响显著。当轴压比不大于0.3时,试件具有相似的力学性能,节点均在梁端发生塑性铰破坏;当轴压比大于0.4时,柱向一侧弯曲并且承载力下降明显,节点核心区发生柱的压屈破坏。(2)柱径厚比、加强环长厚比、柱梁径宽比、梁翼缘宽厚比对节点的承载力影响较大,节点承载力随着柱径厚比、柱梁径宽比以及梁翼缘宽厚比的减少而增加,随着加强环长厚比的增加而增加。柱径厚比对节点的割线刚度影响最大,随着柱径厚比的减少,节点的割线刚度呈增加的趋势。加强环长厚比对节点的耗能能力影响较大,随着加强环长厚比的增加,节点的耗能能力增加明显。柱梁径宽比对节点的延性性能影响较大,随着柱梁径宽比的降低,节点的延性系数呈增加的趋势。(3)在设计该类新型盖板式外加强环圆钢管柱-H型钢梁节点时,需要满足轴压比不超过0.3;圆钢管柱的径厚比宜小于23.5,柱环径厚比宜小于38,加强环长厚比宜小于16.6,柱梁径宽比宜大于1.8,梁翼缘宽厚比需大于17以及梁腹板高厚比需满足大于35.7,保证节点具有足够的强度和刚度,使节点发生梁端塑性铰破坏而不是节点核心区的压屈破坏。

关键词：圆钢管柱有限元分析外加强环破坏模态设计建议