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外露式钢柱脚恢复力特性分析

工程力学 2018年第7期35卷 232-242页

作者：崔瑶李浩刘浩王晶秋唐贞云大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116024 北京工业大学城市与工程安全减灾教育重点实验室北京100124

该文在外露式柱脚拟静力试验的基础上总结了柱脚在压弯和拉弯状态下的受力机理,提出了两种受力状态下柱脚的屈服承载力、极限承载力及转动刚度的计算公式。该文提出的承载力及转动刚度计算结果与试验结果的误差在10%左右,具有较高的计... 详细信息

该文在外露式柱脚拟静力试验的基础上总结了柱脚在压弯和拉弯状态下的受力机理,提出了两种受力状态下柱脚的屈服承载力、极限承载力及转动刚度的计算公式。该文提出的承载力及转动刚度计算结果与试验结果的误差在10%左右,具有较高的计算精度。在试验研究的基础上还提出了两种状态下柱脚的恢复力模型:在压弯状态下,柱脚的滞回曲线呈"旗帜型",骨架曲线由不考虑强度退化的双折线模拟;在拉弯状态下,柱脚的承载力大幅度下降,滞回曲线为饱满曲线,骨架曲线为不考虑锚栓屈服后强度增加的理想弹塑性模型。恢复力模型与试验曲线吻合较好,可有效地反映出不同受力状态及不同锚栓布置下的外露式柱脚的弯矩转角行为,可有效用于分析整体框架的抗震性能。

关键词：外露式钢柱脚锚栓抗弯承载力抗弯刚度恢复力模型

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外露式钢柱脚低层钢框架结构动力性能分析

建筑钢结构进展 2018年第5期20卷 39-46页

作者：包恩和王天成李琦桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004

针对外露式钢柱脚低层钢框架动力响应机理不明的情况,在提出外露式钢柱脚滞回曲线模型的基础上,以首层剪重比、钢柱脚强度系数及框架形状等为主要研究参量,建立16个3层规则钢框架模型,采用弹塑性方法进行了研究,结果如下:当首层剪重比值... 详细信息

针对外露式钢柱脚低层钢框架动力响应机理不明的情况,在提出外露式钢柱脚滞回曲线模型的基础上,以首层剪重比、钢柱脚强度系数及框架形状等为主要研究参量,建立16个3层规则钢框架模型,采用弹塑性方法进行了研究,结果如下:当首层剪重比值从0.30提高为0.35时,对低层钢框架结构首层变形及塑性能量集中等有较好的缓和效果,钢柱脚强度系数越小越明显;外露式钢柱脚耗能效果不显著,但外露式钢柱脚在塑性滑移过程中能够把地震输入能量转移到其它构件;外露式钢柱脚动力响应滞回曲线的形状、屈服弯矩与定义的外露式钢柱脚滞回曲线模型相吻合;首层剪重比值提高了0.05可以减小外露式钢柱脚变形。

关键词：低层钢框架结构外露式钢柱脚滑移型滞回曲线模型首层剪重比钢柱脚强度系数

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外露式钢柱脚抗弯性能试验研究

钢结构 2017年第1期32卷 40-44页

作者：刘浩崔瑶殷福新大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

通过拟静力试验研究箱型截面柱、厚底板和混凝土基础组成的外露式柱脚在极大变形下的抗弯性能及传力机制。通过试验研究锚栓的材质、数量和排列方式以及轴压比等参数对外露式柱脚的抗弯承载力、抗弯刚度、延性及耗能的影响。结果表明,增... 详细信息

通过拟静力试验研究箱型截面柱、厚底板和混凝土基础组成的外露式柱脚在极大变形下的抗弯性能及传力机制。通过试验研究锚栓的材质、数量和排列方式以及轴压比等参数对外露式柱脚的抗弯承载力、抗弯刚度、延性及耗能的影响。结果表明,增加2个锚栓可以提高20%左右的抗弯承载力,并提高耗能能力,但对初始刚度的提高并不明显。冷拔锚栓严重降低了柱脚的延性和耗能能力,不宜采用。柱脚承受竖向拉力时,柱脚节点将主要通过剪切变形来抵抗水平荷载,柱脚的抗弯承载力低、刚度小、耗能和延性较差。

关键词：外露式钢柱脚锚栓轴压比抗弯承载力滞回性能

外露式钢柱脚抗震性能试验研究与整体钢框架抗震性能分析

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外露式钢柱脚抗震性能试验研究与整体钢框架抗震性能分析

作者：刘浩大连理工大学

学位级别：硕士

钢结构具有强度高、自重轻、优良的塑性和韧性以及承受动荷载的性能好等优势,近几年来广泛的应用于民用和工业建筑中。而在钢结构中柱脚作为连接上部主体结构与基础的重要节点,其力学性能直接影响上部主体结构的受力性能。钢柱脚中外露... 详细信息

钢结构具有强度高、自重轻、优良的塑性和韧性以及承受动荷载的性能好等优势,近几年来广泛的应用于民用和工业建筑中。而在钢结构中柱脚作为连接上部主体结构与基础的重要节点,其力学性能直接影响上部主体结构的受力性能。钢柱脚中外露式钢柱脚因其构造简单、施工方便,广泛应用于中低层钢结构建筑。工程中外露式钢柱脚一般设计为刚接或者铰接,而研究表明外露式钢柱脚的力学性能介于刚接与铰接之间,即具有半刚性。为了研究外露式钢柱脚真实的力学性能,本文采用拟静力加载试验,研究大变形下钢柱脚的受力行为,并从承载力、刚度、延性、耗能等方面讨论锚栓材料、数量、排列方式以及轴压比等因素对柱脚受力行为的影响。通过试验结果和理论分析进而给出外露式钢柱脚承载力和刚度公式以及恢复力模型。通过建立4层4跨的整体钢结构框架模型,进行动力非线性分析,分别从地震易损性以及倒塌储备系数两个方面考察钢柱宽厚比、柱脚刚度以及破坏模式等因素对整体框架抗震性能的影响。研究考虑柱脚半刚性与传统刚接柱脚在对整体框架抗震性能上的差异,进而在柱脚抗震分析上给出相应的参考。由拟静力试验与整体框架模拟分析得到的主要结论有:(1)柱脚采用6锚栓布置比4锚栓布置抗弯承载力提高10%-20%;增加锚栓数量在大变形下耗能量提高10%-20%;增加锚栓数量提高柱脚初始刚度20%左右;增加锚栓对于柱脚延性有一定的提升。采用热轧锚栓柱脚延性较好,延性系数大于4;使用冷拔锚栓会大大减小柱脚的延性,破坏发生突然,延性系数为2.42,对抗震不利。(2)当柱脚处于压弯状态时,滞回曲线为“旗帜型”,有明显的捏拢效应,大变形下底板砂浆层压碎;当柱脚处于拉弯状态时,滞回曲线为“梭型”,底板与砂浆层完全分离,锚栓拉断破坏。(3)钢框架破坏模式由柱脚控制时可以减小钢柱的损伤,可以降低对钢柱宽厚比的要求;钢框架破坏模式由钢柱破坏控制时,整体抗震性能主要与钢柱宽厚比有关,钢柱宽厚比较大时,降低柱脚刚度可以减小刚柱损伤,提高结构抗震性能。

关键词：外露式钢柱脚承载力刚度恢复力特性抗倒塌

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外露式钢柱脚低多层规则钢框架抗震性能研究

外露式钢柱脚低多层规则钢框架抗震性能研究

作者：李风勇桂林理工大学

学位级别：硕士

随着装配式建筑、建筑工业化的发展和绿色建筑理念的提出,钢框架结构开始崭露其特有优势。钢结构建筑有着优良的抗震性能,研究人员对于钢结构的研究已经有了相当的成果,但是对于外露式钢柱脚对于钢框架结构抗震性能影响的研究数量还不... 详细信息

随着装配式建筑、建筑工业化的发展和绿色建筑理念的提出,钢框架结构开始崭露其特有优势。钢结构建筑有着优良的抗震性能,研究人员对于钢结构的研究已经有了相当的成果,但是对于外露式钢柱脚对于钢框架结构抗震性能影响的研究数量还不多。本文为了研究外露式钢柱脚对低多层钢框架结构抗震性能的影响,建立了三种框架形状共计23个强柱系数较大的模型,以外露式钢柱脚强度系数、框架形状和首层剪重比为主要研究参数,运用二阶非线性分析软件对模型进行弹塑性静力推覆和弹塑性时程分析,研究结构的损伤分布规则。其主要研究工作如下:(1)设计三种框架形状、首层剪重比分别为0.3和0.35的23个模型,对每个模型的荷载以及屈服弯矩等参数进行计算,并对模型各个参数的计算方法进行了介绍。(2)运用二阶非线性分析软件对23个模型进行弹塑性静力推覆分析,得出各个模型的层剪力-层间位移关系、整体结构的塑性铰分布和柱脚弯矩-转角、轴力-转角关系。(3)运用二阶非线性分析软件对23个模型进行弹塑性时程分析,得出各个模型的最大层间位移角、首层集中率、塑性变形能量比例分布和柱脚的动力响应滞回曲线。探讨不同参量对各个模型的动力响应机理。研究结果表明:外露式钢柱脚强度系数、框架的形状、首层剪重比等研究参数对结构的层关系和构件的受力、变形、耗能等会产生影响。低层结构首层变形集中,随着柱脚强度系数变小,变形越集中;多层结构变形在中间层分布,柱脚强度系数对结构变形的影响与低层结构相比较小。低层时柱脚部受拉侧受压侧均为轴向压力,柱脚部的屈服弯矩大于锚栓本身;多层时柱脚部受拉侧产生轴向拉力,柱脚部的屈服弯矩小于锚栓本身。柱脚塑性变形能量比例最大8%左右,柱脚部耗能性能较差。在地震作用下,柱脚部的M-θ动力响应滞回曲线为滑移型。

关键词：外露式钢柱脚钢柱脚强度系数规则钢框架首层剪重比

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外露式钢柱脚底板厚度计算方法探讨

石油化工设计 2020年第2期37卷 18-22,I0001,I0002页

作者：刘洪坤中国石化工程建设有限公司北京100101

介绍了石化外露式钢柱脚底板常用计算方法。为解决工程设计中钢柱脚底板偏厚的问题,通过对石化常用外露式柱脚底板特点的分析和设计方法的研究,采用基于与受压区经典方法相同的板边支座假定对柱脚底板进行了有限元分析,提出了柱脚底板... 详细信息

介绍了石化外露式钢柱脚底板常用计算方法。为解决工程设计中钢柱脚底板偏厚的问题,通过对石化常用外露式柱脚底板特点的分析和设计方法的研究,采用基于与受压区经典方法相同的板边支座假定对柱脚底板进行了有限元分析,提出了柱脚底板受拉区和局部受压区的计算方法、计算公式、设计控制值以及底板设计时需要注意的事项。通过对常用石化钢结构柱脚底板各受力工况的验证,提出的计算方法和公式安全可靠,方便工程设计使用。

关键词：外露式钢柱脚底板角区锚栓

矩形钢管柱外露式钢柱脚受力性能及极限承载力研究

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矩形钢管柱外露式钢柱脚受力性能及极限承载力研究

作者：王蒙天津大学

学位级别：硕士

钢柱脚是上部主体结构与基础连接的关键节点,起着将上部荷载传递到基础的重要作用。外露式钢柱脚是实际工程中常用的一种柱脚形式。由于柱脚各部件之间相互作用的复杂性,很难通过试验手段得到柱脚内部各构件的应力分布。现有设计方法是... 详细信息

钢柱脚是上部主体结构与基础连接的关键节点,起着将上部荷载传递到基础的重要作用。外露式钢柱脚是实际工程中常用的一种柱脚形式。由于柱脚各部件之间相互作用的复杂性,很难通过试验手段得到柱脚内部各构件的应力分布。现有设计方法是在对柱脚内部应力简化的基础上推导出的。此外,我国抗震规范中规定外露式钢柱脚的极限承载力不宜小于柱截面塑性屈服承载力的1.2倍。而对于该种柱脚形式的极限承载力还没有形成统一的计算公式。目前对H型钢柱脚的研究已很多,而对于矩形钢管柱脚的研究还不完善,且由于钢柱截面形式及焊缝位置不同,使得矩形钢管柱脚与H型钢柱脚的受力性能有所不同。所以利用有限元方法分析矩形钢管柱外露式钢柱脚的受力性能和极限承载力是有必要的。本文以矩形钢管柱外露式钢柱脚为对象,首先采用ABAQUS建立有限元模型,对柱脚的受力性能进行了研究,分别分析了有无加劲肋、锚栓布置形式、底板厚度和偏心距四种因素对柱脚混凝土应力分布和锚栓拉力的影响,并与现有设计方法得出的混凝土应力和锚栓拉力进行对比,对现有设计方法的准确性和适用性做出评价。其次,在对矩形钢管柱外露式钢柱脚受力性能分析的基础上,对偏心压力作用下柱脚的极限承载力进行分析。本文运用VUSDFLD子程序,当损伤因子达到限值时删除混凝土单元,以此来模拟受压区混凝土的破坏过程。针对不同的破坏模式,建立典型的有限元模型,分析柱脚的破坏过程和极限承载力。并与现有设计方法得到的设计极限承载力进行对比,得出柱脚在不同破坏模式下的安全系数,为矩形钢管柱外露式钢柱脚的抗震设计提供理论支持。最后,分析了钢板抗剪键在两种不同剪力方向作用时的极限承载力(垂直型和平行型),与现有公式计算所得设计承载力进行对比,为计算钢板抗剪键的极限承载力提供理论支持。

关键词：外露式钢柱脚矩形钢管柱受力性能极限承载力钢板抗剪键破坏模式

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外露式钢柱脚设计方法的探讨

外露式钢柱脚设计方法的探讨

中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会第14届(ISSF-2014)学术交流会暨钢结构教学研讨会

作者：王枫智崔瑶海岸及近海工程国家重点实验室大连理工大学

本文对国内外外露式钢柱脚的设计方法进行了分析研究,主要对抗弯承载力、抗剪承载力、转动刚度的计算方法进行了介绍。然后根据现有的试验数据对各国柱脚设计方法进行对比,针对目前研究中尚存在的一些不足提出了相应的建议。

关键词：外露式钢柱脚抗弯承载力抗剪承载力转动刚度

来源： cnki会议 cnki会议评论

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新型外露式钢柱脚抗震性能有限元分析

新型外露式钢柱脚抗震性能有限元分析