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自复位方钢管混凝土柱-H形钢梁节点的滞回性能

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建筑钢结构进展 2021年第8期23卷 1-10页

作者：王一心孙国华刘文渊龚富涛苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011 南京理工大学泰州科技学院城市建设与设计学院江苏泰州225300

碟簧垫片具有良好的变形和弹性复位能力,通过预压碟簧垫片可实现结构或构件的震后复位。通过将碟簧垫片引入至方钢管混凝土柱-H形钢梁连接节点,实现了此类节点的自复位功能。采用通用有限元程序ANSYS建立了节点的精细化有限元模型,并对... 详细信息

碟簧垫片具有良好的变形和弹性复位能力,通过预压碟簧垫片可实现结构或构件的震后复位。通过将碟簧垫片引入至方钢管混凝土柱-H形钢梁连接节点,实现了此类节点的自复位功能。采用通用有限元程序ANSYS建立了节点的精细化有限元模型,并对带有碟簧的方钢管混凝土柱-H形钢梁连接节点进行了参数分析,重点考虑了碟簧初始预应力、碟簧数量、碟簧组合方式对此类节点滞回性能、抗弯承载力、节点刚度、耗能能力及残余转角的影响,并和传统角钢节点进行了对比。分析结果表明:通过对碟簧的合理设计,可实现此类节点在震后恢复至初始状态,梁柱主体构件均处于弹性状态。与传统角钢节点相比,增设碟簧可显著增加节点的抗弯承载力和转动刚度,有效消除卸载后的残余转角。增加初始预应力提高节点的复位能力,碟簧对合数量的增加降低了节点的最大抗弯承载力,节点的转动刚度随碟簧叠合数量的增加而增大。

关键词：碟簧有限元分析自复位节点滞回性能残余转角

新型PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位节点抗震性能数值模拟

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工程抗震与加固改造 2016年第3期38卷 97-105页

作者：赵凯方有珍杨永龙苏州科技学院江苏省结构重点实验室苏州215011

为研究采用预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁摩擦耗能型部分自复位连接中节点的抗震性能,考虑PEC轴压力、钢板组合截面布置(强/弱轴)、预拉杆预应力、加强型盖板厚度和预拉对穿螺栓设置方式等5个设计参数,利用有限元软件ABAQUS建立8个中节... 详细信息

为研究采用预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁摩擦耗能型部分自复位连接中节点的抗震性能,考虑PEC轴压力、钢板组合截面布置(强/弱轴)、预拉杆预应力、加强型盖板厚度和预拉对穿螺栓设置方式等5个设计参数,利用有限元软件ABAQUS建立8个中节点模型试件并对其进行循环荷载下受力性能的数值模拟。根据模拟结果分析了连接的弯矩-转角关系、自复位功效、耗能能力、受力变形模式和节点传力机理。研究结果显示:PEC柱轴压力产生的二阶效应加快了自复位节点受力发展进程,但不影响自复位功效;组合柱布置方式通过改变梁柱刚度匹配影响连接部位力的分配模式,但不影响部分自复位节点受力机理;预拉杆预应力明显改变节点摩擦滑移耗能和自复位能力;预拉对穿螺栓的设置较好实现了节点区混凝土斜压带传力机理;采用实际工程作法的所有试件残余转角均不超过自复位节点最小转角限值0.005rad,且在达到设计预定的中震侧移角限值0.02rad后,结构主要受力构件梁开始进一步发挥力学性能,实现了自复位功效、耗能能力与结构安全冗余度有机统一的性能设计目标。

关键词：新型卷边PEC柱部分自复位连接摩擦耗能残余转角抗震性能数值模拟

新型卷边PEC柱—钢梁中层边节点摩擦耗能部分自复位连接抗震性能研究

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新型卷边PEC柱—钢梁中层边节点摩擦耗能部分自复位连接抗震性能...

作者：耿苏齐苏州科技大学

学位级别：硕士

新型卷边PEC柱(Partially encased composite column,简称PEC柱)是采用了翼缘卷边和增设拉结板条的新型PEC柱,其优势在于不仅减小了传统PEC柱双向刚度的差异和降低了施工难度,且较传统的PEC柱有更高的承载力、更大的抗侧刚度和更好的耗... 详细信息

新型卷边PEC柱(Partially encased composite column,简称PEC柱)是采用了翼缘卷边和增设拉结板条的新型PEC柱,其优势在于不仅减小了传统PEC柱双向刚度的差异和降低了施工难度,且较传统的PEC柱有更高的承载力、更大的抗侧刚度和更好的耗能能力。而自复位结构则利用了先前对结构施加的辅助耗能构件的预拉力以实现震后减小结构残余变形、延缓结构主要受力构件损伤进程和减小震后修复成本。本文综合以上两方面的性能优势提出了新型卷边PEC柱-钢梁中层边节点摩擦耗能部分自复位连接。这种基于性能化抗震设计的采用新型PEC柱-钢梁通过T形件连接的新型自复位节点形式能够更好的实现结构的自行复位、耗能能力和结构安全冗余度三者有机统一。本文以采用高强预拉对穿螺栓T型连接件连接的新型卷边PEC柱-钢梁连接,采用梁上T形耗能件辅助耗能的部分自复位连接边节点为研究对象,以框架结构中层节点为试验原型,考虑了PEC柱的布置方式(强/弱轴),柱顶力的施加等设计参数,并结合试验室的加载设备和实际工程相关的边界条件,按1:1.6缩尺设计制作了3个节点试件,并进行水平低周反复加载试验,通过观察试验现象和试验测试数据分析了设计参数对试件滞回性能、耗能能力、自复位功效、破坏模式和节点域传力机理的影响规律。此外,采用有限元软件ABAQUS建模模拟并与试验试件对比分析,验证有限元模型的可行性,进一步研究相关设计参数(PEC柱的布置方式、加强型盖板的长度和厚度、高强螺杆的预紧力、PEC柱轴压力、T形件翼缘螺栓布置方式)对试件性能的影响规律。本文较为系统的研究了新型卷边PEC柱-钢梁中层边节点T形耗能型部分自复位连接的抗震性能,研究结果为后续自复位框架结构的研究和工程实际应用提供参考。

关键词：部分自复位连接抗震性能 T形耗能件残余转角节点传力机理节点发展进程

新型自复位方钢管混凝土柱-H型钢梁节点的滞回性能

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新型自复位方钢管混凝土柱-H型钢梁节点的滞回性能

作者：王一心苏州科技大学

学位级别：硕士

在地震作用下,梁柱节点是框架结构的薄弱环节和关键部位。一旦节点脆性失效往往会导致结构震后难以修复,严重时会致使结构倒塌。随着抗震设计理念的发展,具有震后复位功能的自复位梁柱节点成为工程结构抗震领域的研究热点。学者们对采... 详细信息

在地震作用下,梁柱节点是框架结构的薄弱环节和关键部位。一旦节点脆性失效往往会导致结构震后难以修复,严重时会致使结构倒塌。随着抗震设计理念的发展,具有震后复位功能的自复位梁柱节点成为工程结构抗震领域的研究热点。学者们对采用钢绞线、形状记忆合金的自复位节点进行了大量的试验和数值模拟研究,研究结果表明此类节点能实现复位和耗能双重功能。为进一步拓展自复位梁柱节点的类型,在已有的研究基础上,本文结合碟形弹簧、顶底弧形带肋角钢节点提出了一种新型方钢管混凝土柱-H型钢梁连接节点,进行了试验及数值模拟分析,得出了一系列有益结论。本文研究工作如下:（1）分别设计、加工了带有碟形弹簧、预应力钢棒的新型自复位方钢管混凝土柱-H型钢梁节点,分别对此类节点的耗能系统、复位系统及组合节点进行了低周往复加载试验研究,从滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、能量耗散、复位效果等方面对节点的力学性能进行了评估。（2）设计了直肋角钢、弧形加劲肋角钢的传统耗能节点,以及带有角钢耗能部件的自复位梁柱节点,并进行了低周往复加载试验。重点考察了单独设置耗能系统及复位系统对节点的影响。比较了加劲肋形式对节点力学性能的影响。（3）采用ANSYS建立精细化有限元模型,对所有试验试件进行有限元验证。（4）对采用碟形弹簧的节点进行参数有限元分析,考察了不同初始预应力、不同数量碟簧及碟簧的不同组合形式对节点力学性能的影响。（5）对采用钢绞线、形状记忆合金的节点进行参数有限元分析,考察了不同初始预应力对节点力学性能的影响。

关键词：自复位节点碟形弹簧角钢加劲肋滞回性能残余转角

新型卷边PEC柱—钢梁中层边节点BRS部分自复位连接抗震性能研究

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新型卷边PEC柱—钢梁中层边节点BRS部分自复位连接抗震性能研究

作者：徐飞苏州科技大学

学位级别：硕士

新型卷边PEC柱(Partially encased composite column,简称PEC柱)是采用了翼缘卷边和增设拉结板条的新型PEC柱,减小了传统PEC柱双向刚度的差异和施工困难的不足,并具有传统PEC柱的较高承载力、抗侧刚度和耗能能力的优势。而自复位结构可... 详细信息

新型卷边PEC柱(Partially encased composite column,简称PEC柱)是采用了翼缘卷边和增设拉结板条的新型PEC柱,减小了传统PEC柱双向刚度的差异和施工困难的不足,并具有传统PEC柱的较高承载力、抗侧刚度和耗能能力的优势。而自复位结构可以利用对结构施加的预拉力和辅助耗能件以实现震后减小结构残余变形、延缓结构主要受力构件损伤进程和减小震后修复成本。本文结合以上两方面的性能优势提出了新型卷边PEC柱-钢梁中层边节点BRS(Buckling Restrained Steel)部分自复位连接。这种基于性能化抗震设计的采用新型PEC柱-钢梁通过T形件连接的新型自复位节点形式能够更好的实现结构自复位、耗能能力和结构安全冗余度三者有机统一。本文以采用高强预拉对穿螺栓T型连接件连接的新型卷边PEC柱-钢梁连接,采用梁上BRS耗能板辅助耗能的部分自复位连接边节点为研究对象,框架结构中层节点为试验原型,考虑了PEC柱的布置方式(强/弱轴),柱顶力的施加等设计参数,并结合试验室的加载设备和实际工程相关的边界条件,按1:1.6缩尺设计制作了3个节点试件,并进行水平低周反复加载试验,通过观察试验现象和试验测试数据分析了设计参数对试件滞回性能、耗能能力、自复位功效、破坏模式和节点域传力机理的影响规律。此外,采用有限元软件ABAQUS建模模拟并与试验试件对比分析,验证有限元模型的可行性,进一步研究相关设计参数(PEC柱的布置方式、BRS防屈曲板的长度和宽度、预拉杆预应力、PEC柱轴压力、T形件翼缘螺栓布置方式、T形件腹板开孔方式)对试件性能的影响规律。本文较为系统的研究了新型卷边PEC柱-钢梁中层边节点BRS耗能型部分自复位连接的抗震性能,研究结果为后续自复位框架结构的研究和工程实际应用提供参考。

关键词：部分自复位连接抗震性能 BRS耗能板残余转角节点传力机理节点发展进程

新型卷边PEC柱—钢梁摩擦耗能型部分自复位连接节点抗震性能研究

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新型卷边PEC柱—钢梁摩擦耗能型部分自复位连接节点抗震性能研究

作者：赵凯苏州科技学院

学位级别：硕士

自复位结构（Self-centering structure）利用在结构梁、柱或墙上增设预拉杆和辅助耗能件，能够实现结构震后自行复位使得残余变形较小、延缓结构主要受力构件损伤进程并保证结构耗散地震能能力，进而结构预定性态设计目标和震后修复成... 详细信息

自复位结构（Self-centering structure）利用在结构梁、柱或墙上增设预拉杆和辅助耗能件，能够实现结构震后自行复位使得残余变形较小、延缓结构主要受力构件损伤进程并保证结构耗散地震能能力，进而结构预定性态设计目标和震后修复成本降低能有效实现，是目前结构工程领域的重要研究方向。结合自复位结构抗震性能优势和新型卷边PEC柱抗侧刚度大、且为自复位结构预拉杆提供可靠锚固的性能，并为了更好实现结构自复位、耗能能力和结构安全冗余度三者的有机统一，本文针对预拉对穿高强螺栓的新型卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能型部分自复位连接节点进行研究。考虑钢板组合截面布置方式（强/弱轴）、预拉杆预应力等设计参数制作2个1:1.6缩尺试件，并结合中节点的边界条件和试验条件设计辅助加载设施进行低周循环荷载试验。详细分析了节点的滞回性能、自复位功效、耗能能力、受力变形模式和节点传力机理等。此外,采用通用有限元软件ABAQUS对试验试件进行循环荷载下受力性能的数值模拟，通过与试验结果对比验证了有限元模型的可行性,同时为后续数值模拟提供依据。针对梁端加封板、PEC柱轴压力、钢板组合截面布置（强/弱轴）、预拉杆预应力、加强型盖板厚度和预拉对穿螺栓设置方式等6个设计参数，建立10个中节点有限元模型并对其进行循环荷载下受力性能的有限元模拟，分析设计参数对部分自复位节点抗震性能的影响规律，得到一系列有益的结论与建议。本文较系统分析了新型卷边PEC柱-钢梁摩擦耗能型部分自复位连接节点的抗震性能，研究成果为新型卷边PEC柱-钢梁部分自复位连接设计规范的编制及工程应用提供了理论储备。

关键词：新型卷边PEC柱部分自复位连接摩擦耗能残余转角节点传力机理抗震性能

摩擦耗能型PEC柱(柱弱轴)–钢梁连接组合框架层间抗震机理研究

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建筑技术开发 2018年第21期45卷 14-16页

作者：李聪纪杰耿翔苏州科技大学江苏省结构重点实验室(土木工程学院) 江苏苏州215011

为研究摩擦耗能型PEC柱(柱弱轴)–钢梁连接组合框架层间抗震机理,文章采用因素分析法通过改变高强螺杆初始预应力值、T形件腹板长圆孔的开孔长度、高强预拉螺杆的长度、摩擦力、新型卷边PEC柱顶竖向力等设计参数,对模型试件做往复荷载... 详细信息

为研究摩擦耗能型PEC柱(柱弱轴)–钢梁连接组合框架层间抗震机理,文章采用因素分析法通过改变高强螺杆初始预应力值、T形件腹板长圆孔的开孔长度、高强预拉螺杆的长度、摩擦力、新型卷边PEC柱顶竖向力等设计参数,对模型试件做往复荷载下抗震性能的数值模拟。基于整理的模拟数据,对比分析模型试件的承载力、连接性能、耗能能力、抗倒塌机理和自复位功效等滞回性能,可以得到以下结论 :增大高强螺栓的初始预应力可以提高试件的自复位功效;改变T形件腹板的开孔长度可以灵活控制试件进入承压型传力模式的进程;部分自复位的设计使得应力集中在钢梁翼缘端部,保护了主要受力构件,地震后替换掉辅助耗能元件,结构便能继续使用。

关键词：新型卷边PEC柱部分自复位连接摩擦耗能残余转角抗震性能

PEC柱(弱轴)-钢梁摩擦型部分自复位组合框架抗震机理研究

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江苏建筑 2018年第5期 34-36,60页

作者：李聪纪杰耿翔苏州科技大学土木工程学院江苏省结构重点实验室江苏苏州215011

为研究PEC柱(弱轴)-钢梁摩擦型部分自复位组合框架的抗震机理,文章利用有限元软件ABAQUS以1:2缩尺比例制作了单跨双层的组合框架模型,考虑节点连接的撬拔作用、T形连接件腹板长圆孔的滑移长度、柱顶竖向力等设计参数的影响,仿真模拟研... 详细信息

为研究PEC柱(弱轴)-钢梁摩擦型部分自复位组合框架的抗震机理,文章利用有限元软件ABAQUS以1:2缩尺比例制作了单跨双层的组合框架模型,考虑节点连接的撬拔作用、T形连接件腹板长圆孔的滑移长度、柱顶竖向力等设计参数的影响,仿真模拟研究该模型试件的抗震性能。整合得到的模拟数据,对比分析模型试件的承载力、连接性能、节点传力机理和自复位功效等滞回性能,可以得到以下结论:在实际工程中尽量采用S型试件的施工做法;调整T形件腹板的滑移长度可以灵活控制主要受力构件进入承压传力模式的进程;二阶效应对该模型试件的抗震性能影响不大,新型卷边PEC柱很适合作为自复位结构体系的承重构件。

关键词：新型卷边PEC柱部分自复位连接摩擦耗能残余转角抗震性能数值模拟