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外加强环节点静力拉伸力学性能研究

外加强环节点静力拉伸力学性能研究

作者：尤光朝天津大学

学位级别：硕士

《方钢管混凝土结构技术规程》CECS159:2004将外加强环节点、内隔板节点和隔板贯通节点作为方钢管混凝土柱与钢梁连接的节点三种推荐形式。目前国内外学者已经对内隔板节点和隔板贯通节点的力学性能和设计方法等方面进行了大量的研究,... 详细信息

《方钢管混凝土结构技术规程》CECS159:2004将外加强环节点、内隔板节点和隔板贯通节点作为方钢管混凝土柱与钢梁连接的节点三种推荐形式。目前国内外学者已经对内隔板节点和隔板贯通节点的力学性能和设计方法等方面进行了大量的研究,《矩形钢管混凝土结构技术规程》也明确给出了内隔板节点的抗弯和抗剪承载力设计公式。国内外学者虽对外加强环节点展开了研究工作,并取得了一些成果。但对于外加强环节点的抗弯承载力计算,还没有一个统一、明确的计算模型,现有的理论计算结果与试验结果误差较大。承载力设计方法的滞后严重制约着外加强环节点在实际工程中的应用。本文在总结国内外梁柱连接节点研究现状的基础上,结合国内外丰富的研究经验,明确了目前外加强环节点研究中仍存在的问题,并针对问题展开研究。为研究方钢管柱-H型钢梁外加强环节点抗弯力学性能,对4个空钢管柱外加强环节点和4个钢管混凝土柱外加强环节点进行了静力拉伸试验,分析了节点的破坏模式和传力机制。通过测量柱翼缘和腹板以及外加强环板在加载过程中应变分布及变化情况,分析了外加强环节点核心区的应力传递机制。对钢管混凝土柱外加强环节点进行切割观察,研究了钢管核心区混凝土的破坏机制。运用有限元软件ANSYS对试验节点进行了非线性有限元分析,验证有限元模拟外加强环节点静力拉伸试验的可行性。并对外加强环节点进行了参数化分析,研究了外加强环板尺寸、方钢管壁厚等参数对节点受力性能的影响。在试验研究结果的基础上,根据有限元分析得到的节点应力分布云图,对拉伸作用下外加强环节点的传力机制及屈服机制进行了分析。分别提出了针对空钢管柱外加强环节点和钢管混凝土柱外加强环节点的静力拉伸承载力计算方法,并对其准确性以及适用性进行了验证,结果表明:空钢管外柱加强环节点和钢管混凝土柱外加强环节点的静力拉伸理论计算值与试验值均吻合较好,能满足工程精度要求,可以为外加强环节点的设计提供参考。

关键词：方钢管混凝土柱外加强环节点试验研究有限元分析屈服线承载力计算方法

圆CFRP钢管混凝土外加强环节点有限元分析

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沈阳工业大学学报 2016年第3期38卷 355-360页

作者：魏华许博沈阳工业大学建筑与土木工程学院沈阳110870

为了深入研究圆CFRP钢管混凝土外加强环节点的力学性能,使用有限元软件ABAQUS分析了混凝土强度、钢材强度、轴压比、加强环板的厚度和加固形式对节点力学性能的影响.对节点模型进行了低周往复荷载下数值模拟.结果表明,当混凝土和钢材强... 详细信息

为了深入研究圆CFRP钢管混凝土外加强环节点的力学性能,使用有限元软件ABAQUS分析了混凝土强度、钢材强度、轴压比、加强环板的厚度和加固形式对节点力学性能的影响.对节点模型进行了低周往复荷载下数值模拟.结果表明,当混凝土和钢材强度不变时,随着轴压比的增加,外加强环节点的承载力保持不变;加强环板厚度对节点承载力影响较大,随着加强环板厚度的增加,节点的承载力明显增加,当厚度增加到一个限值时,承载力基本保持不变;加强板和加强筋加固形式可以显著提高节点的刚度,使钢梁先于柱屈服,实现强节点弱构件的抗震目标.

关键词：钢管混凝土外加强环节点有限元钢材强度混凝土强度轴压比承载力强节点弱构件

矩形钢管柱-H型钢梁外加强环节点核心区抗剪性能研究

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矩形钢管柱-H型钢梁外加强环节点核心区抗剪性能研究

作者：马旭天津大学

学位级别：硕士

矩形钢管混凝土框架结构具有出色的力学性能和几何形体方面的优势,在国内外多、高层建筑中得到广泛应用。作为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》（CECS159:2004）中推荐的矩形钢管柱和钢梁的三种连接方式之一,外加强环节点有其独特的... 详细信息

矩形钢管混凝土框架结构具有出色的力学性能和几何形体方面的优势,在国内外多、高层建筑中得到广泛应用。作为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》（CECS159:2004）中推荐的矩形钢管柱和钢梁的三种连接方式之一,外加强环节点有其独特的优势。目前国内外关于外加强环节点的研究中,对于节点核心区剪切破坏模式下节点的抗剪性能研究不足。本文采用试验、有限元模拟和理论分析相结合,对外加强环节点核心区抗剪承载力进行了研究。本文在查阅大量国内外相关文献的基础上,总结了外加强环节点的研究现状,明确了现有研究中存在的问题,确定了本文的研究方向。为研究外加强环节点核心区抗剪性能,本文设计了4个矩形钢管柱-H型钢梁外加强环中柱节点试件,进行了低周反复荷载试验,得到了低周反复荷载作用下节点的破坏特征、核心区剪力-剪切变形曲线等数据。根据试验现象,分析了节点核心区钢管厚度,环板外伸宽度和外环板厚度对于节点核心区抗剪承载力的影响。使用ANSYS软件模拟了矩形钢管柱-H型钢梁外加强环节点的低周反复试验,建立了考虑材料非线性,几何非线性的三维有限元模型。对比了各试件的破坏模式、变形特征、节点核心区剪力-剪切变形曲线。基于有限元模型进行了参数化分析,研究了各参数对于节点核心区抗剪承载力的影响。总结了现有外加强环节点核心区抗剪承载力的计算方法,阐述了其优缺点及适用性。结合试验结果和有限元模拟,明确了节点的传力机制,分析了外加强环板节点核心区的受力机理,建立了节点核心区抗剪计算模型,基于叠加理论推导了核心区抗剪承载力计算公式。使用试验结果对理论结果进行了验证,证明了理论计算模型的准确性。

关键词：外加强环节点抗剪承载力计算节点核心区有限元分析试验研究

矩形钢管混凝土柱-H型钢梁外加强环节点核心区抗剪性能研究

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矩形钢管混凝土柱-H型钢梁外加强环节点核心区抗剪性能研究

作者：冯昌喜天津大学

学位级别：硕士

矩形钢管混凝土柱-H型钢梁外加强环节点是我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的一种节点形式,已经被广泛地应用于实际工程中。目前的试验研究中节点的破坏形式大多为梁端塑性铰破坏或者构造破坏,仅有少量试验研究的破坏形式是核心... 详细信息

矩形钢管混凝土柱-H型钢梁外加强环节点是我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的一种节点形式,已经被广泛地应用于实际工程中。目前的试验研究中节点的破坏形式大多为梁端塑性铰破坏或者构造破坏,仅有少量试验研究的破坏形式是核心区剪切破坏。本文在查阅大量国内外相关文献的基础上,总结了国内外钢管混凝土柱外加强环节点的研究现状,明确了目前关于外加强环节点存在的问题,通过试验研究和理论分析,对外加强环节点在核心区剪切破坏模式下的抗剪性能进行了研究。设计并完成了4个矩形钢管混凝土柱-H型钢梁外加强环节点试件的低周反复荷载试验。根据试验现象介绍了各试件的破坏特征;分析了核心区钢管厚度、环板宽度和轴压比对节点承载力的影响;根据试验采集的荷载-位移曲线,对节点的抗震性能进行了分析;通过节点核心区混凝土剖切试验,明确了节点发生核心区剪切破坏时混凝土斜压杆的受压区宽度。分析了外加强环节点在梁端竖向荷载作用下的受力机理,总结了现有的梁柱节点抗剪承载力计算方法,并阐述了其优缺点和适用性。在试验研究的基础上,建立了节点核心区抗剪模型,基于变形协调及叠加原理,提出了核心区钢管腹板、核心区钢管翼缘、外环板及核心区混凝土四部分协同受力的外加强环节点抗剪承载力计算方法。结合试验研究和有限元分析,考察了节点的变形机制,建立了外加强环节点核心区转角模型,提出了核心区弹性转动刚度计算方法。本文提出的矩形钢管混凝土柱-H型钢梁外加强环节点的抗剪承载力及弹性转动刚度计算方法可以为外加强环节点的设计提供参考。

关键词：矩形钢管混凝土柱外加强环节点试验研究剪切破坏抗剪承载力计算方法有限元分析弹性转动刚度计算方法

海洋平台圆钢管柱-钢梁外加强环节点非线性有限元分析

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中国海洋平台 2011年第1期26卷 31-36页

作者：王兆强赵金城上海交通大学上海200240

在海洋平台上部结构、高层建筑、大型塔架等结构中,圆钢管柱与钢梁外加强环节点的刚性连接为主要的梁柱连接形式之一。本文采用ABAQUS有限元分析软件对圆钢管柱与钢梁外加强环节点进行非线性有限元分析。计算和分析了圆管柱与钢梁外加... 详细信息

在海洋平台上部结构、高层建筑、大型塔架等结构中,圆钢管柱与钢梁外加强环节点的刚性连接为主要的梁柱连接形式之一。本文采用ABAQUS有限元分析软件对圆钢管柱与钢梁外加强环节点进行非线性有限元分析。计算和分析了圆管柱与钢梁外加强环节点受力的荷载—位移曲线,给出了在不同条件下,荷载—位移曲线的变化规律。分析了在不同轴压比条件下,加强环板不同宽度和厚度时,节点的应力分布,以及在不同条件下节点刚度、承载力的变化趋势。

关键词：海洋平台外加强环节点刚度承载力

方钢管混凝土柱外加强环节点静力拉伸有限元分析

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方钢管混凝土柱外加强环节点静力拉伸有限元分析

钢管混凝土外加强环节点环板应力分布规律分析

第十六届全国现代结构工程学术研讨会

作者：尤光朝荣彬刘清韩风霞天津大学建筑工程学院滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室新疆大学建筑工程学院

外加强环节点作为方钢管混凝土柱-钢梁连接的主要形式之一,在工程实际中得到了广泛的应用。本文结合国内外研究资料,通过有限元模拟外加强环节点静力拉伸试验,从节点力学性能、传力机制两个方面,对方钢管混凝土柱外加强环节点的研究进... 详细信息

外加强环节点作为方钢管混凝土柱-钢梁连接的主要形式之一,在工程实际中得到了广泛的应用。本文结合国内外研究资料,通过有限元模拟外加强环节点静力拉伸试验,从节点力学性能、传力机制两个方面,对方钢管混凝土柱外加强环节点的研究进行了总结。分析表明节点具有传力明确、核心区应力分布较均匀、刚度大、塑性性能好和承载力高等优点。对于静力拉伸荷载作用下的外加强环节点,主要依靠外伸环板和柱腹板传递钢梁拉伸荷载。

关键词：方钢管混凝土柱外加强环节点静力拉伸有限元分析

来源： cnki会议评论

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钢管混凝土外加强环节点环板应力分布规律分析

方钢管柱-H型钢梁外加强环节点抗震性能的影响参数分析

中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届（ASSF-2010...

作者：李成玉赵峰郭耀杰武汉科技大学城市建设学院武汉大学土木建筑工程学院

外加强环式节点在钢管混凝土结构中得到广泛使用,环板的应力分布规律对于节点的正确设计及施工均有很大的影响。对常用的两种加强环节点进行有限元模拟,通过改变加载方式和环板尺寸,对环板的应力分布规律及危险断面发展规律进行了研究... 详细信息

外加强环式节点在钢管混凝土结构中得到广泛使用,环板的应力分布规律对于节点的正确设计及施工均有很大的影响。对常用的两种加强环节点进行有限元模拟,通过改变加载方式和环板尺寸,对环板的应力分布规律及危险断面发展规律进行了研究。分析得到以下结论:(1)两种节点的高应力塑性区都不是在梁端出现,而是在环板范围内,这一现象并不因为环板尺寸改变而有不同;(2)同心圆弧型节点环板应力分布与已有的试验结论相符,即无论单向还是双向加载,高应力区均位于梁与环板交界的转角处;(3)内凹圆弧型节点环板的高应力区,单向加载时分布在环板上30度夹角断面上;双向加载时分布在环板30度断面及环板内侧45度区间,内侧45度区间的应力峰值略高于30度处,但在30度断面处形成了贯通的塑性区,可见危险断面仍处于30度断面处,(4)加载方式的不同只能改变环板的应力分布,但不会改变环板危险断面,对环板应力峰值也几乎没有影响。

关键词：钢管混凝土外加强环节点应力分布

来源： cnki会议评论

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结构工程师 2020年第2期36卷 112-119页

作者：徐培蓁陈韦良林鹏朱亚光青岛理工大学土木工程学院青岛266033 费县行政审批服务局临沂273400

运用ABAQUS软件建立方钢管柱-H型钢梁外加强环节点模型,以加强环板厚度与梁翼缘厚度比、加强环板角度、方钢管柱宽度与加强环板外宽度比、方钢管柱宽厚比为参数进行有限元模拟,通过对节点破坏模态、滞回曲线、骨架曲线和黏滞阻尼系数的... 详细信息

运用ABAQUS软件建立方钢管柱-H型钢梁外加强环节点模型,以加强环板厚度与梁翼缘厚度比、加强环板角度、方钢管柱宽度与加强环板外宽度比、方钢管柱宽厚比为参数进行有限元模拟,通过对节点破坏模态、滞回曲线、骨架曲线和黏滞阻尼系数的比较来研究影响节点抗震性能的加强环参数。结果表明:对节点的破坏模态、滞回性能及耗能能力有明显影响的参数是加强环厚度与梁翼缘厚度比和方钢管柱宽厚比,没有显著影响的节点参数是加强环板角度及方钢管柱宽度与加强环板外宽度比。

关键词：外加强环节点有限元分析抗震性能破坏模态滞回性能

钢管混凝土框架外加强环边、角柱节点的抗爆性能研究

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钢管混凝土框架外加强环边、角柱节点的抗爆性能研究

作者：肖文深广州大学

学位级别：硕士

21世纪以来,世界各地频繁发生恐怖袭击和意外爆炸事故,爆炸冲击波作用于建筑结构上造成结构破坏甚至发生倒塌,对人们的生命财产造成极大损害,因此建筑结构的抗爆研究已成为近年来结构设计领域的重要课题。近年来,大量关于钢管混凝土结... 详细信息

21世纪以来,世界各地频繁发生恐怖袭击和意外爆炸事故,爆炸冲击波作用于建筑结构上造成结构破坏甚至发生倒塌,对人们的生命财产造成极大损害,因此建筑结构的抗爆研究已成为近年来结构设计领域的重要课题。近年来,大量关于钢管混凝土结构的研究表明,钢管混凝土结构具有优秀的抗爆性能,在结构抗爆设计中有很大的潜力。目前对钢管混凝土结构的抗爆研究主要集中于钢管混凝土柱构件的抗爆研究中,对于梁柱连接的节点位置的抗爆性能研究甚少,而节点位置作为框架结构得以形成的关键部位,其对保证整个结构的整体性和稳定性起着关键作用。因此,研究钢管混凝土框架节点的抗爆性能对建筑结构抗爆设计具有重要的理论和实际意义。本文根据课题组此前于南京所做的钢管混凝土试件的爆炸试验,使用LS-DYNA有限元软件,建立炸药、空气、钢管和混凝土模型,对钢管混凝土试件在2号岩石乳化炸药爆炸作用下的动力响应全过程进行模拟,分析爆炸冲击波产生、传播、作用在试件迎爆面上以及试件发生响应的全过程,通过对比有限元模型和试验中的试件变形形态、测点超压时程曲线、冲量时程曲线、位移时程曲线等关键数据,验证有限元模型参数以及材料参数的准确性。根据已验证的有限元模型参数和材料参数,建立圆钢管混凝土框架外加强环边柱、角柱节点的爆炸试验有限元模型,并提出一种适用于大规模结构爆炸试验模拟的“改良定义荷载曲线法”,即先采用直接模拟法计算得到所需研究的炸药在爆轰时产生的超压荷载时程曲线,然后把荷载曲线以均布荷载的形式施加于结构迎爆面上,以达到计算精度和计算效率的平衡。使用该法对圆钢管混凝土框架外加强环边柱、角柱节点进行抗爆性能研究,分析节点的变形情况、关键点位移、加强环板应力及梁柱应力等数据,研究节点在爆炸荷载作用下的破坏机理,并通过大量有限元模型的计算,分析比例距离、材料强度、钢管壁厚、加强环板宽度和加强环板厚度对节点抗爆性能的影响。结果表明采用“改良定义荷载曲线法”能准确模拟结构在爆炸荷载作用下的动力响应,圆钢管混凝土框架外加强环边柱、角柱节点有较好的抗爆能力,在大当量炸药爆炸时,框架梁对节点区域有很强的支撑作用,能有效限制节点区域的位移,爆炸中节点的薄弱部位出现在型钢梁与加强环板连接的部位以及钢管混凝土柱跨中。在相同工况下,外加强环角柱节点拥有比边柱节点更优的抗爆性能。同时,参数分析显示比例距离对节点破坏情况有显著影响,比例距离越大,节点破坏情况越轻微,材料强度、钢管壁厚、加强环板厚度和型钢梁上下翼缘板厚度的增加均能在不同程度上增加节点的抗爆性能,而在用钢量增量一定的前提下,增加钢管厚度比增加加强环和型钢梁上下翼缘板厚度更能增强节点的抗爆性能。

关键词：爆炸钢管混凝土外加强环节点有限元模拟参数分析