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方钢管混凝土柱-钢梁框架耐火性能分析

消防科学与技术 2022年第8期41卷 1023-1029页

作者：项凯潘雁翀刁晓亮宋天诣应急管理部天津消防研究所天津300381 北京工业大学建筑工程学院北京100124

研究方钢管混凝土柱-钢梁框架结构的耐火性能。基于有限元方法,分析了GB/T 9978(同ISO-834)加热条件下,带有混凝土楼板的方钢管混凝土柱-钢梁单向螺栓连接框架结构的温度分布、耐火时间和破坏模式,并对有限元模拟结果进行了试验验证,在... 详细信息

研究方钢管混凝土柱-钢梁框架结构的耐火性能。基于有限元方法,分析了GB/T 9978(同ISO-834)加热条件下,带有混凝土楼板的方钢管混凝土柱-钢梁单向螺栓连接框架结构的温度分布、耐火时间和破坏模式,并对有限元模拟结果进行了试验验证,在试验结果基础上采用有限元方法分析了方钢管混凝土柱构件与方钢管混凝土框架柱的耐火极限差异。研究结果表明:与方钢管混凝土框架柱的其他区域相比,方钢管混凝土框架柱节点区的温度相对较低;根据本文建议的框架结构判定准则,当单向螺栓节点连接可靠,随着作用在柱和梁上荷载水平的变化,柱破坏模式和梁破坏模式是方钢管混凝土柱-钢梁框架的主要破坏模式;当框架梁上不施加荷载,只对框架柱起到约束作用,其他条件相同时,方钢管混凝土框架柱的耐火极限大于两端铰接柱构件的耐火极限,但小于一端固接一端铰接支撑柱构件的耐火极限。

关键词：方钢管混凝土柱 H型钢梁钢筋混凝土板单向螺栓耐火极限

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方钢管混凝土柱穿入式组合节点耗能机制

工程力学 2023年

作者：徐庆元雷建雄丁发兴周期石张华帅邱远光杨建军中南大学土木工程学院中铁城建集团有限公司中铁城建第一工程有限公司

本文开展了4个翼缘削弱的钢管混凝土柱穿入式组合节点抗震性能与三维实体有限元精细化模型分析。在混凝土三轴塑性损伤和钢材混合强化模型基础上，进一步引入钢材的韧性损伤模型，探讨了钢梁削弱程度对节点抗震性能与破坏形式的影响规... 详细信息

本文开展了4个翼缘削弱的钢管混凝土柱穿入式组合节点抗震性能与三维实体有限元精细化模型分析。在混凝土三轴塑性损伤和钢材混合强化模型基础上，进一步引入钢材的韧性损伤模型，探讨了钢梁削弱程度对节点抗震性能与破坏形式的影响规律，结果显示引入钢材韧性损伤的有限元模型分析结果与试验结果更加吻合，且钢梁削弱程度降低了该节点的刚度、承载力和耗能。随后对不同钢梁尺寸和柱端拉筋强构造下的组合节点进行了承载力、刚度和塑性耗能分配与失效机制的影响规律分析，分析结果表明：穿入式节点分别在梁-柱抗弯承载力比介于1.66～2.11、梁-柱线刚度比介于1.90～1.96、梁-柱截面刚度比介于1.16～1.21时，将由梁耗能向柱耗能转变；柱端拉筋强构造技术后，由于拉筋直接约束混凝土，大幅度提升了柱端抗弯承载力和耗能能力，组合节点在高轴压比时仍维持梁端失效破坏模式；根据《建筑抗震设计规范》，梁-柱抗弯承载力比取值小于1时为强柱弱梁，这对穿入式组合节点强柱弱梁的定义较为保守。

关键词：方钢管混凝土柱钢-混凝土组合梁穿入式组合节点韧性损伤塑性耗能

方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点抗剪承载力分析

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世界地震工程 2020年第4期36卷 53-61页

作者：许成祥费建宝简齐安彭胜武汉科技大学城市建设学院湖北武汉430065

为研究方钢管混凝土柱-H型不等高钢梁框架节点的抗剪承载力,分析其破坏机理,建立适用于不等高钢梁节点的抗剪计算模型,提出了节点的抗剪承载力计算公式,比较了基于不同抗剪模型建立的抗剪承载力计算值与试验值的差异性。结果表明:节点... 详细信息

为研究方钢管混凝土柱-H型不等高钢梁框架节点的抗剪承载力,分析其破坏机理,建立适用于不等高钢梁节点的抗剪计算模型,提出了节点的抗剪承载力计算公式,比较了基于不同抗剪模型建立的抗剪承载力计算值与试验值的差异性。结果表明:节点域的破坏模式主要为上核心区的剪切斜压破坏;节点域抗剪承载力主要由钢管腹板、核心区混凝土主斜压杆及约束斜压杆共同承担。对比分析表明:提出的节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力理论公式计算值更为接近试验值,验证了方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点传力机理和承载力计算公式的正确性。

关键词：方钢管混凝土柱不等高钢梁框架节点抗剪承载力斜压杆

方钢管混凝土柱与外包钢-混凝土组合梁外伸内隔板式节点抗震性能试验研究

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建筑钢结构进展 2018年第1期20卷 82-89页

作者：林彦周学军山东建筑大学土木工程学院济南250101

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢-混凝土组合梁连接节点形式——外伸内隔板钢筋截断式节点。基于"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则,设计3个试件,并对其进行低周反复荷载试验研究,分析节点的破坏特征,考察节点区的剪切变形... 详细信息

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢-混凝土组合梁连接节点形式——外伸内隔板钢筋截断式节点。基于"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则,设计3个试件,并对其进行低周反复荷载试验研究,分析节点的破坏特征,考察节点区的剪切变形,深入研究节点的滞回曲线和骨架曲线,进而研究节点的承载能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能。研究结果表明:各试件的破坏主要集中在靠近柱壁的梁端区域,而钢管柱和节点区的变形和应力很小,基本处于弹性阶段;由于梁内混凝土及翼板的组合作用,各节点的滞回曲线呈不对称的纺锤形,无明显捏缩现象,比较饱满,耗能性能良好;各节点试件的位移延性系数和等效粘滞阻尼系数明显大于普通钢筋混凝土结构的相应指标;在整个加载过程中,刚度退化稳定。

关键词：方钢管混凝土柱外包钢-混凝土组合梁外伸内隔板钢筋截断式节点抗震性能试验研究

方钢管混凝土柱-钢梁T形件连接节点耐火性能数值分析

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建筑钢结构进展 2021年第4期23卷 73-84页

作者：杨帆魏国强杜长虹天水师范学院土木工程学院甘肃天水741000 兰州理工大学土木工程学院兰州730050

为研究方钢管混凝土柱-钢梁T形件连接节点的耐火性能,通过验证已有试验,在模型可靠的基础上,建立了节点在钢梁下翼缘以下区域受火及钢梁上翼缘以上区域受火两种工况下耐火极限有限元计算模型。分析了在两种受火工况下柱端火灾荷载比、... 详细信息

为研究方钢管混凝土柱-钢梁T形件连接节点的耐火性能,通过验证已有试验,在模型可靠的基础上,建立了节点在钢梁下翼缘以下区域受火及钢梁上翼缘以上区域受火两种工况下耐火极限有限元计算模型。分析了在两种受火工况下柱端火灾荷载比、梁端火灾荷载比、梁柱线刚度比对节点耐火极限、破坏模态的影响。结果表明:当节点钢梁下翼缘以下区域受火时,随着升温时间不断增长,下T形件翼缘及腹板温度梯度逐渐消失,由于混凝土的热惰性,穿心螺栓螺杆沿杆轴方向温度梯度较为明显。当节点钢梁下翼缘以下区域受火时,钢梁整体表现为向上翘曲变形,呈现凹字形。当钢梁上翼缘以上区域受火时,钢梁整体表现为向下弯曲变形,呈现凸字形。在两种受火工况下,节点在三种柱端火灾荷载比下的破坏模态差别显著。在相同的受火时间下,节点转角随着梁端火灾荷载比的增大逐渐增大,且节点在钢梁以上区域受火工况下的节点转角明显大于节点在钢梁以下区域受火工况下的转角。

关键词：方钢管混凝土柱 T形件连接穿心螺栓火灾荷载比耐火性能

方钢管混凝土柱-钢梁T形件节点受力性能研究

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建筑结构学报 2017年第S1期38卷 409-416页

作者：李成玉戚玉林许成祥孙嘉冬武汉科技大学城市建设学院湖北武汉430065 成都基准方中建筑设计有限公司武汉分公司湖北武汉430060

传统的钢管混凝土柱-钢梁T形件节点易出现柱或者钢梁损伤严重的情况,不利于震后快速修复。以常规T形件和设置长槽孔T形件作为耗能构件,保证柱和梁损伤较小甚至不受损伤,实现耗能构件的可替换。对3个常规T形件节点和2个设置长槽孔T形件... 详细信息

传统的钢管混凝土柱-钢梁T形件节点易出现柱或者钢梁损伤严重的情况,不利于震后快速修复。以常规T形件和设置长槽孔T形件作为耗能构件,保证柱和梁损伤较小甚至不受损伤,实现耗能构件的可替换。对3个常规T形件节点和2个设置长槽孔T形件节点进行了数值模拟,分析了T形件翼缘厚度、T形件翼缘及腹板宽度、下T形件设置长槽孔、单边抗剪角钢等因素对节点滞回曲线、初始刚度、极限转角、延性系数、耗能能力的影响。研究结果表明:节点整体耗能较好,设置长槽孔T形件节点可显著提高节点延性,增加抗剪角钢的长槽孔T形件节点可显著提高节点耗能能力,该类节点滞回曲线呈饱满梭形,耗能表现为摩擦耗能和T形件塑性变形耗能共同作用;对于常规T形件节点,建议T形件翼缘厚度与腹板厚度的比值小于2.0。

关键词：方钢管混凝土柱钢梁节点 T形件长槽孔有限元分析受力性能

方钢管混凝土柱-H形钢梁螺栓连接节点受力性能试验研究

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建筑结构学报 2017年第11期38卷 64-73页

作者：张爱林孙勇刘学春詹欣欣李超北京工业大学北京市高层和大跨度预应力钢结构工程技术研究中心北京100022

进行了考虑压型钢板-混凝土组合楼板组合作用的方钢管混凝土柱-H形钢梁螺栓连接节点的静力性能试验研究。分别对无楼板、楼板受压、楼板受拉的3个足尺节点试件进行了静力加载试验,通过对比分析,考察了节点在单调荷载作用下的受力性能,... 详细信息

进行了考虑压型钢板-混凝土组合楼板组合作用的方钢管混凝土柱-H形钢梁螺栓连接节点的静力性能试验研究。分别对无楼板、楼板受压、楼板受拉的3个足尺节点试件进行了静力加载试验,通过对比分析,考察了节点在单调荷载作用下的受力性能,包括初始转动刚度、极限承载能力等,研究了正、负弯矩作用下楼板组合作用对其受力性能的影响。研究结果表明:无板节点试件梁端位移延性系数达到2.2以上,满足抗震设计要求;组合节点和无板节点受力性能差别明显,相比于纯钢梁,组合梁横截面中和轴上移,组合节点的初始转动刚度、承载力与无楼板节点相比均有大幅度提高;组合节点螺栓开始滑移的荷载增大,最大滑移量减小;节点核心区剪切变形可忽略不计。

关键词：方钢管混凝土柱梁柱螺栓连接节点楼板组合作用静力试验受力性能

方钢管混凝土柱-外包钢混凝土组合梁连接节点滞回性能分析

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土木工程学报 2015年第12期48卷 72-81页

作者：林彦周学军姜伟姚宗健山东大学山东济南250061 山东建筑大学山东济南250101 山东天伟工程咨询有限公司山东济南250014

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点形式:隔板贯通部分钢筋贯穿式节点。设计了3个节点试件,对其进行低周反复荷载试验,利用ANSYS软件对低周反复荷载作用下的节点试件进行非线性有限元分析并与试验结果对比... 详细信息

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点形式:隔板贯通部分钢筋贯穿式节点。设计了3个节点试件,对其进行低周反复荷载试验,利用ANSYS软件对低周反复荷载作用下的节点试件进行非线性有限元分析并与试验结果对比。结果表明:有限元分析得到的节点破坏形态、应力分布、滞回曲线、骨架曲线与试验结果吻合较好。在此基础上,对发生梁端塑性铰破坏模式的节点滞回性能进行参数分析,研究楼板厚度、U形钢壁厚、组合梁纵向受力钢筋配筋率、贯通隔板厚度以及轴压比对节点滞回性能的影响。研究结果表明:楼板厚度和U形钢壁厚对节点滞回性能有显著的影响,组合梁纵向受力钢筋配筋率对节点滞回性能影响较为显著,贯通隔板厚度和轴压比对节点滞回性能影响很小。

关键词：方钢管混凝土柱外包钢混凝土组合梁节点滞回性能

方钢管混凝土柱-外包U形钢混凝土组合梁节点抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2018年第6期39卷 131-140页

作者：刘用郭兰慧张素梅哈尔滨工业大学土木工程学院

为了研究外包U形钢混凝土组合梁和方钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,进行了5个外包U形钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱连接节点的拟静力试验,包括2个外环板节点和3个内隔板节点。通过研究节点试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和核心... 详细信息

为了研究外包U形钢混凝土组合梁和方钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,进行了5个外包U形钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱连接节点的拟静力试验,包括2个外环板节点和3个内隔板节点。通过研究节点试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和核心区剪切变形等,进一步分析节点试件的承载能力、延性和耗能能力等抗震性能。研究表明：节点试件加载过程中经历了由弹性、弹塑性到塑性的发展过程;核心区混凝土密实节点试件的滞回曲线更为饱满,延性较好,耗能能力强;外环板节点试件延性要优于内隔板节点试件,耗能能力更强;核心区混凝土不密实的内隔板节点试件具有良好的延性,但承载力显著降低,施工中应严格控制核心区混凝土的浇筑质量,或者在节点核心区采用厚度较大的钢板来提高其延性和承载力。

关键词：方钢管混凝土柱钢-混凝土组合梁外包U形钢组合节点拟静力试验抗震性能