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一般大气环境下锈蚀H型钢梁柱焊接节点抗震性能试验

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建筑结构学报 2022年第7期43卷 184-193页

作者：王友德史涛马蕊徐善华西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安交通大学第一附属医院陕西西安710061

为研究一般大气环境锈蚀对梁柱焊接节点抗震性能的影响,对6根H型钢焊接梁柱节点试件进行了户外周期喷淋加速腐蚀试验与低周往复荷载试验,研究不同锈蚀率对焊接梁柱节点损伤过程、破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形能力、刚度... 详细信息

为研究一般大气环境锈蚀对梁柱焊接节点抗震性能的影响,对6根H型钢焊接梁柱节点试件进行了户外周期喷淋加速腐蚀试验与低周往复荷载试验,研究不同锈蚀率对焊接梁柱节点损伤过程、破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形能力、刚度及耗能能力的影响,得到了其承载力、延性及耗能能力随锈蚀率增大的退化规律。研究结果表明:一般大气环境下节点呈现出全面锈蚀特征,且不同位置的锈蚀量存在差别,梁下翼缘的锈蚀量最大,梁腹板、柱翼缘和柱腹板的锈蚀量次之,梁上翼缘的锈蚀量最小;锈蚀对梁柱焊接节点失效模式具有重要影响,锈蚀率为5.03%~8.85%的节点梁根部发生严重局部屈曲,产生了明显的承载力退化现象,破坏特征由突然破坏向混合破坏转变,且锈蚀导致断裂临界裂缝萌生位置上移及扩展路径改变;锈蚀节点屈服荷载、峰值荷载、峰值位移和位移延性系数均呈线性退化规律,并产生初始刚度损伤,破坏时塑性循环加载次数较未锈蚀节点降低2~4次,累积耗能呈幂函数降低趋势,锈蚀率为5.03%~8.85%节点梁端总转角不能满足总转角5%的抗震设计要求。

关键词：梁柱焊接节点锈蚀一般大气环境拟静力试验抗震性能

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柱横向加劲肋对梁柱焊接节点延性的影响

工业建筑 2023年

作者：陈雨雷敏福州外语外贸学院智能建造学院西南交通大学土木工程学院

柱横向加劲肋（又称为连续板）的设置对梁柱焊接节点的延性有利的观点被普遍接受，美国AISC钢结构抗震规范规定节点必须在柱上设置连续板，除非试验表明节点没有柱横向加劲肋仍可以正常工作。然而，该规定是值得怀疑的，因为大量设置连... 详细信息

柱横向加劲肋（又称为连续板）的设置对梁柱焊接节点的延性有利的观点被普遍接受，美国AISC钢结构抗震规范规定节点必须在柱上设置连续板，除非试验表明节点没有柱横向加劲肋仍可以正常工作。然而，该规定是值得怀疑的，因为大量设置连续板的T形节点试件表现较差的延性而没有连续板的节点试件表现很好的延性。为了进一步研究连续板对T形节点延性的影响，本文对节点进行了单调荷载和循环荷载作用下的非线性分析，并应用几个力学参数来评估节点的延性，这些参数取自焊缝与梁翼缘界面处，因为该位置在较大塑性转角时应力状态接近临界条件。有限元分析结果表明连续板的设置显著增加了焊缝与梁受拉翼缘界面处的塑性应变，这将导致节点延性的大大降低。因此，本文的分析结果证明了设置于柱两侧的连续板是导致T形节点在地震作用下发生脆性破坏的主要原因之一。文献资料中的试验数据证明了本文结论的正确性。

关键词：柱横向加劲肋梁柱焊接节点延性非线性分析

基于细观损伤力学的梁柱焊接节点断裂破坏预测分析

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建筑结构学报 2013年第11期34卷 82-90页

作者：黄学伟童乐为周锋陈以一同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

应用细观损伤力学模型预测分析单调荷载作用下梁柱焊接节点的裂纹萌生与扩展。分别依据节点部位的母材、热影响区和焊缝金属缺口试样的单轴拉伸试验,标定材料细观损伤力学模型的参数;通过有限元分析模拟,预测焊接节点的开裂位置以及断... 详细信息

应用细观损伤力学模型预测分析单调荷载作用下梁柱焊接节点的裂纹萌生与扩展。分别依据节点部位的母材、热影响区和焊缝金属缺口试样的单轴拉伸试验,标定材料细观损伤力学模型的参数;通过有限元分析模拟,预测焊接节点的开裂位置以及断裂破坏的过程,与已有试验结果以及基于微孔扩展模型和应力修正临界应变模型的有限元分析结果相比,建议的细观损伤力学模型的有限元分析结果具有更好的预测精度;针对不同焊接孔几何形状对节点断裂性能的影响进行有限元分析,结果表明,孔的几何形状对节点的断裂破坏模式的影响显著,长圆孔比圆孔具有更好的节点延性,开裂延缓,但是两种孔形的节点承载力差别很小。

关键词：梁柱焊接节点 GTN细观损伤模型有限元分析断裂性能预测

一般大气环境锈蚀H型钢梁柱焊接节点抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2020年

作者：王友德史涛马蕊徐善华西安建筑科技大学工程结构安全与耐久重点实验室西安交通大学第一附属医院

为研究一般大气环境锈蚀对梁柱焊接节点抗震性能的影响，对6根H型钢焊接梁柱节点试件进行了户外周期喷淋加速腐蚀试验与低周往复荷载试验，研究了不同锈蚀率对焊接梁柱节点损伤过程、破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形能力、... 详细信息

为研究一般大气环境锈蚀对梁柱焊接节点抗震性能的影响，对6根H型钢焊接梁柱节点试件进行了户外周期喷淋加速腐蚀试验与低周往复荷载试验，研究了不同锈蚀率对焊接梁柱节点损伤过程、破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、承载力、变形能力、刚度及耗能能力的影响，揭示了其承载力、延性及耗能能力随锈蚀率的退化规律。研究结果表明，一般大气环境下节点呈现出全面腐蚀特征，且不同位置的锈蚀量存在差别，梁下翼缘的锈蚀量最大，梁腹板、柱翼缘和柱腹板的锈蚀量次之，梁上翼缘的锈蚀量最小；锈蚀对梁柱焊接节点失效模式具有重要影响，锈蚀率为5.03%～8.85%的节点试件梁根部发生严重局部屈曲，产生了明显的强度退化现象，破坏特征由突然破坏向混合破坏转变，且锈蚀导致断裂临界裂缝萌生位置上移及扩展路径改变；锈蚀节点屈服荷载、峰值荷载、峰值位移和延性系数均呈线性退化规律，并产生初始刚度损伤，破坏时塑性循环加载次数降低2～4次，累积耗能呈幂函数降低趋势，锈蚀率为5.03%～8.85%节点试件梁端总转角不能满足抗震设计5% rad的要求。

关键词：锈蚀一般大气环境梁柱焊接节点抗震性能

基于CVGM断裂预测模型的梁柱焊接节点的超低周疲劳分析

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兰州理工大学学报 2019年第5期45卷 135-142页

作者：孙玉萍任晓芸李万润兰州理工大学防震减灾研究所甘肃兰州730050 兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050

钢框架梁柱节点在罕遇或极罕遇地震作用下由于地震幅循环次数少而容易发生超低周疲劳断裂,而空穴循环增长模型(CVGM)从初始裂纹与裂纹扩展两阶段评估梁柱焊接节点的超低周疲劳断裂的性能.利用CVGM理论分析超低周疲劳断裂机理与CVGM疲劳... 详细信息

钢框架梁柱节点在罕遇或极罕遇地震作用下由于地震幅循环次数少而容易发生超低周疲劳断裂,而空穴循环增长模型(CVGM)从初始裂纹与裂纹扩展两阶段评估梁柱焊接节点的超低周疲劳断裂的性能.利用CVGM理论分析超低周疲劳断裂机理与CVGM疲劳模型的参数,然后编写CVGM断裂预测模型的FORTRAN程序,基于该程序计算梁柱焊接节点有限元模型在恒幅与变幅位移荷载作用下的断裂指数FI_c,进而评估不同加载机制下焊接节点的超低周疲劳性能.结果表明,负载下梁柱焊接节点的焊趾与焊接工艺孔处应力高度集中并最先起裂,随着加载的位移幅的增大,FI_c逐渐增大,疲劳循环次数随之降低,表明CVGM模型预测超低周疲劳性能的有效性.

关键词：梁柱焊接节点超低周疲劳 CVGM断裂预测理论

基于Push-over分析的梁柱焊接节点抗震性能研究

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基于Push-over分析的梁柱焊接节点抗震性能研究

作者：张俊宝天津大学

学位级别：硕士

目前结构弹塑性分析已经成为结构抗震设计的一个重要部分，其中push-over分析以其实用性较强的优点正受到越来越多的关注，已被列入我国《建筑抗震设计规范》作为结构弹塑性变形分析方法之一。美国Northridge和日本Kobe震害教训提示：... 详细信息

目前结构弹塑性分析已经成为结构抗震设计的一个重要部分，其中push-over分析以其实用性较强的优点正受到越来越多的关注，已被列入我国《建筑抗震设计规范》作为结构弹塑性变形分析方法之一。美国Northridge和日本Kobe震害教训提示：钢结构梁柱节点中的焊缝是地震中易发生脆断的薄弱环节。在钢结构的设计与建造过程中，除了应注意选用韧性好的焊接材料外，还要注意从结构设计上设法降低焊缝的应力，注意使塑性铰远离节点焊缝区，以对焊缝实施有效保护。本文针对焊缝受力状态研究了节点构造对梁柱焊接节点抗震性能的影响。使用SAP2000N/L具有的推倒（push-over）分析功能研究了某四层钢框架结构的抗震能力，通过改进梁、柱杆件的截面尺寸使该结构达到抵抗7度地震的要求，同时确定了在给定顶点位移的条件下，结构中各杆件的内力及屈服顺序。并以SAP2000N/L分析结果为计算边界条件，用ANSYS的三维实体单元分弹性和弹塑性两种情况分析了在地震水平载荷作用下，不同构造细节的梁柱节点焊缝的受力状态，为钢结构梁柱焊接节点的抗震设计提供参考。研究结果表明：用push-over方法能获得在地震水平载荷作用下结构中每个杆件的受力状态及其屈服过程，能发现结构中的薄弱部位，进而改进结构使其满足抗震设防要求。梁柱焊接节点构造对梁翼缘焊缝的承载环境有明显的影响。比较而言，槽型工艺孔的梁柱焊接节点设计能有效降低梁翼缘焊缝处的应力集中，明显提高节点的柔性，对于降低梁翼缘焊缝在地震载荷作用下断裂的危险较为有效。

关键词：抗震设计 push-over分析钢结构梁柱焊接节点

残余应力对铝合金梁柱焊接节点抗震性能影响研究

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残余应力对铝合金梁柱焊接节点抗震性能影响研究

作者：杨凯元西安工业大学

学位级别：硕士

近年来,铝合金由于自重轻、比强度高、耐腐蚀以及无磁性等优点,主要应用于节点形式为螺栓球节点或板式节点的网架结构,网壳结构以及门式刚架等大空间结构。目前,铝合金框架结构的研究也正在逐渐展开,然而铝合金由于其自身特性很容易受... 详细信息

近年来,铝合金由于自重轻、比强度高、耐腐蚀以及无磁性等优点,主要应用于节点形式为螺栓球节点或板式节点的网架结构,网壳结构以及门式刚架等大空间结构。目前,铝合金框架结构的研究也正在逐渐展开,然而铝合金由于其自身特性很容易受到焊接热输入的影响,因此焊接残余应力对铝合金梁柱焊接节点的影响应当予以充分考虑。基于以上考虑,本文围绕焊接残余应力对铝合金梁柱焊接节点抗震性能的影响展开研究,主要研究成果如下:（1）使用WAW-1000B电液伺服万能材料试验机对6061-T6铝合金进行材性试验,对试验数据进行归纳和计算,得到6061-T6铝合金材料的非比例延伸强度f0.2、弹性模量E、伸长率以及应变硬化n等参数。并结合Ramberg-Osgood模型,得到了本文6061-T6铝合金的本构关系模型。（2）通过有限元软件分别建立3种箱形柱-H形梁框架梁柱边节点模型,分别是盖板加强型节点、有柱横隔板普通节点以及无柱横隔板普通节点。于此基础上,采用间接耦合的热力分析方法对铝合金梁柱节点进行焊接模拟,得到了各节点焊接残余应力场。结果发现,梁柱对接焊缝部位的纵向残余应力均为拉应力,峰值已经达到6061-T6铝合金的屈服强度;横向残余应力表现为中部受拉两端受压,梁翼缘对接焊缝位置压应力最大达到200 MPa。（3）将焊接残余应力作为初始条件,对各节点进行低周往复荷载模拟,得到节点的滞回性能、延性、耗能能力等抗震性能指标。结果表明,盖板加强型节点的承载力较无隔板普通节点与有隔板普通节点分别提高92%和38%,滞回曲线也更加饱满,延性与耗能能力也优于普通节点;焊接残余应力使各节点承载力、延性与耗能能力等出现下降趋势,盖板加强型节点分别下降0.5%、0.2%和2.4%,有隔板普通节点分别下降0.3%、0.1%和0.1%,无隔板普通节点分别下降0.3%、0.25%和0.8%。盖板加强型节点受到焊接残余应力的影响相对稍大,然而整体上焊接残余应力对各节点应力分布,屈曲形式以及相关抗震性能指标的影响不大。（4）基于低周往复循环荷载模拟的结果,确定各节点关键路径,并依据等效塑性应变指数（PI）、开裂指数（RI）以及应力三轴度（Rσ）对节点断裂性能进行评估。结果表明:无隔板普通节点受到焊接残余应力的影响相对较小;有隔板普通节点易发生脆性断裂,同时焊接残余应力使其发生断裂的可能性大幅增加;梁翼缘盖板使塑性铰有效外移,改善了节点的断裂性能,同时降低了焊接残余应力的不利影响;整体上,焊接残余应力对节点断裂性能的影响较为显著,使节点原本薄弱的部位在地震作用下更易发生断裂,因此其承载力、延性以及耗能能力等不能充分地发挥和利用。综上表明,焊接残余应力对铝合金梁柱焊接节点的抗震性能造成了一定程度的不利影响。

关键词：焊接残余应力铝合金梁柱焊接节点抗震性能断裂性能

强震下钢框架梁柱焊接节点塑性应变疲劳裂纹萌生寿命研究

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强震下钢框架梁柱焊接节点塑性应变疲劳裂纹萌生寿命研究

作者：陈俊萍武汉理工大学

学位级别：硕士

钢框架结构因其独特的优点在建筑结构中获得了广泛的运用,但是以往的强烈地震下的钢框架结构破坏调查结果显示,梁柱焊接节点焊缝区域是钢框架结构的薄弱环节,裂纹最先在这一区域萌生并扩展最后导致结构破坏。工程构件一旦出现裂纹,将会... 详细信息

钢框架结构因其独特的优点在建筑结构中获得了广泛的运用,但是以往的强烈地震下的钢框架结构破坏调查结果显示,梁柱焊接节点焊缝区域是钢框架结构的薄弱环节,裂纹最先在这一区域萌生并扩展最后导致结构破坏。工程构件一旦出现裂纹,将会严重危及到构件的正常使用,因此研究构件的裂纹萌生寿命就显得极为重要。本文从疲劳的角度出发,研究强烈地震作用下的钢框架梁柱焊接节点疲劳裂纹萌生寿命预测方法,为梁柱焊接节点的疲劳剩余寿命评估与疲劳损伤监测提供重要依据。本文采用多轴疲劳的理论对钢框架梁柱焊接节点进行裂纹萌生寿命预测,首先设计并加工了对接焊缝试件,并完成了单轴低周塑性应变疲劳试验,得到了焊接结构的塑性应变-裂纹萌生寿命曲线,并与材料的疲劳寿命试验结果进行对比分析,结果表明不能直接用材料的寿命曲线来预测焊接构件的疲劳寿命。然后采用多尺度建模的方法建立了整体钢框架结构的有限元模型,通过对整体钢框架结构进行弹塑性时程分析找到薄弱环节位于一层梁柱节点,然后重点分析该梁柱焊接节点在强烈地震作用下的疲劳危险点应力应变状态,发现疲劳危险点处于弱非比例加载状态下,并采用临界面法对梁柱焊接节点进行疲劳寿命评估。根据临界面法的理论采用MATLAB编写了求解临界面角度,正、剪应变时程的程序。根据雨流计数法提取临界损伤平面上的正、剪应变时程并合成等效应变,然后根据试验得到的塑性应变-裂纹萌生寿命曲线求出地震作用下的梁柱焊接节点裂纹萌生寿命并计算疲劳累积损伤。设计了十字型梁柱焊接节点裂纹萌生寿命预测方法的试验方案,并建立了有限元模型,对各加载工况下的梁柱焊接节点的滞回性能与疲劳危险点的应力应变状态进行分析,然后采用基于等效应变法和临界面法的五种模型进行疲劳裂纹萌生寿命预测,并对五种模型的结果进行对比,分析其优劣性与适用情况,证实了采用适用于非比例加载情况的临界面法能够对梁柱焊接节点裂纹萌生寿命有很好的预测结果。最后还建立了梁柱节点宏观响应梁端转角与疲劳寿命之间的关系曲线。

关键词：地震梁柱焊接节点多轴疲劳裂纹萌生疲劳寿命

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具有不同焊接孔的梁柱焊接节点非线性分析

河北工程大学学报（自然科学版） 2015年第3期23卷 25-30页

作者：陈雨同济大学建筑工程系上海200092

为了研究不同的焊接孔对节点延性的影响,对具有不同焊接孔的梁柱焊接节点进行了循环荷载作用下的非线性分析。通过改变焊接孔的外形和尺寸来获得不同的有限元模型,节点的延性以焊接孔与梁翼缘相接处的几个力学参数来衡量。分析结果表明... 详细信息

为了研究不同的焊接孔对节点延性的影响,对具有不同焊接孔的梁柱焊接节点进行了循环荷载作用下的非线性分析。通过改变焊接孔的外形和尺寸来获得不同的有限元模型,节点的延性以焊接孔与梁翼缘相接处的几个力学参数来衡量。分析结果表明,采用中国建筑抗震规范推荐的焊接孔在焊接孔根部产生相对较大的累积塑性应变,而美国FEMA推荐的焊接孔在根部具有较高的三轴比,文献资料中的试验数据证明了结论的正确性。

关键词：梁柱焊接节点焊接孔非线性分析延性