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t型钢连接钢框架抗震性能研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2021年第4期40卷 178-185页

作者：黄强王新武高鑫时强洛阳理工学院土木工程学院河南洛阳471023 河南理工大学土木工程学院河南焦作454150

为研究t型钢梁框架连接节点的抗震性能,设计了2个足尺中柱节点试件和2个边柱节点试件。按建筑结构抗震试验规程对试件进行安装,采用拟静力试验方法进行往复荷载试验研究,从试件的滞回性能、极限承载力、梁柱转角等方面分析中柱节点和边... 详细信息

为研究t型钢梁框架连接节点的抗震性能,设计了2个足尺中柱节点试件和2个边柱节点试件。按建筑结构抗震试验规程对试件进行安装,采用拟静力试验方法进行往复荷载试验研究,从试件的滞回性能、极限承载力、梁柱转角等方面分析中柱节点和边柱节点的抗震性能。结果表明:连接件厚度对短t型钢连接平面梁柱节点抗震性能影响较大,连接件厚度增加,节点极限承载力、延性、累计耗能均提高。4个梁柱节点的滞回曲线均呈菱型,滞回曲线形状饱满,边柱的极限弯矩承载力和极限转角较中柱高。破坏时,梁柱相对转角均超过0.03 rad,说明t型钢连接梁柱边柱节点和中柱节点均具有较好的耗能能力和延性,本文研究可为工程实践提供实际参考。

关键词：半刚性节点拟静力试验 t型钢连接抗震性能

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t型钢连接钢框架抗震性能试验研究

钢结构 2016年第6期31卷 7-10页

作者：王新武孙海粟洛阳理工学院土木工程学院河南洛阳471023

半刚性连接具有施工方便、受力合理等优点,已逐渐应用在工程中。通过一个两层t型钢连接平面钢框架模型的拟静力试验,研究了此框架中剖分t型钢连接的变形情况、空间钢框架的耗能特性、变形特征、塑性铰出现顺序、钢框架破坏模式等,从而... 详细信息

半刚性连接具有施工方便、受力合理等优点,已逐渐应用在工程中。通过一个两层t型钢连接平面钢框架模型的拟静力试验,研究了此框架中剖分t型钢连接的变形情况、空间钢框架的耗能特性、变形特征、塑性铰出现顺序、钢框架破坏模式等,从而得到半刚性连接平面钢框架的抗震性能。结果表明:t型钢连接钢框架具有较好的变形能力和承载能力,非常适合在地震区中应用。

关键词： t型钢连接半刚性连接钢框架抗震性能拟静力试验

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t型钢连接梁-柱子结构抗倒塌性能分析

T型钢连接梁-柱子结构抗倒塌性能分析

作者：陈红山东建筑大学

学位级别：硕士

爆炸以及火灾等情况都可能引起结构连续倒塌,尽管这类灾难事故罕有发生,但一旦发生就会造成严重损失,所以分析各种结构的破坏模式和抗倒塌机理是一项不容忽视的重要课题。当柱失效后,剩余结构通过形成抗力机制来抵抗连续倒塌的持续蔓延... 详细信息

爆炸以及火灾等情况都可能引起结构连续倒塌,尽管这类灾难事故罕有发生,但一旦发生就会造成严重损失,所以分析各种结构的破坏模式和抗倒塌机理是一项不容忽视的重要课题。当柱失效后,剩余结构通过形成抗力机制来抵抗连续倒塌的持续蔓延,另一方面,节点是传递荷载的关键构件,结构的倒塌破坏主要集中于节点部位。因此,节点力学性能与结构抗力机制是结构抗连续倒塌分析的两个关键点,值得进行深入研究,对结构的防灾减灾也具有重要意义。本文以t型钢连接梁-柱子结构为研究对象,采用弹塑性材料本构和起始等效塑性应变损伤准则,通过ABAQUS有限元模拟,考察在拆除构件法和直接模拟法两种方法下的抗连续倒塌性能、以及破坏模式和抗力机制。主要研究内容和创新点如下:(1)评估t型钢连接子结构在中柱、边柱和角柱失效工况下的抗倒塌性能,分析了空间效应,即平面外的梁、柱约束作用对抗倒塌机制的影响。主要分析了三种梁-柱子结构的荷载-位移曲线、抗力机制和边柱位移,并将三种柱失效梁-柱子结构的塑性转角和动力放大系数与Do D规范进行对比,提出了一种新的动力放大系数计算公式。(2)对角柱失效工况下的t型钢连接子结构进行了参数分析,深入考察跨度比效应、动力效应和加载条件效应,即跨度比对梁-柱子结构抗倒塌性能的影响、结构动力响应和外加荷载形式对失效柱竖向位移的影响。(3)对单层梁-柱子结构施加冲击载荷,考察弱轴连接形式、冲击块冲量、节点加强形式对t型钢连接梁-柱子结构抗连续倒塌性能的影响,通过比较角柱上方竖向位移和梁截面内力等数据,总结其变化规律;并与拆除构件法进行对比,分析拆除构件法与直接模拟法的区别。(4)在单层梁-柱子结构的基础上,考虑上层结构,考察冲击荷载下多层梁-柱子结构的抗倒塌性能,并对其进行了参数分析,研究梁跨高比、冲击位移对多层子结构倒塌性能的影响,并探究了多层子结构受到车辆简化模型撞击的动力响应行为。系统地分析和数值结果表明:中柱失效前其承担的荷载在失效后的小变形阶段将更多的通过与失效柱强轴方向相连的梁传递到边柱,而在失效后的大变形阶段强轴和弱轴方向传递荷载能力相差不大。边柱失效工况下,只在对称方向的梁内产生了悬链线机制。比较三种柱失效工况,角柱失效最危险,其原因在于梁构件没有产生悬链线机制。对于三种柱失效梁-柱子结构而言,Do D规范中的塑性转角限值均较为保守。在角柱失效工况下,随着跨度比的增加,梁-柱子结构极限承载力逐渐减小。当位移相同时,静力承载力大于动力承载力;能量平衡法得到的极限承载力和极限动力位移大于直接动力分析法得到的,能量平衡法高估了结构的承载能力和变形能力。当冲击质量块对角柱进行冲击时,弱轴采用传统t型钢连接的梁-柱子结构角柱上方竖向位移最小。初始动能相同时,冲击动量小(质量小的高速冲击)更能引起结构的倒塌;同时,动量小更能激发与角柱强轴相连梁悬链线机制的产生,但会使两跨梁的梁机制提前退出工作。节点加强对结构的抗连续倒塌性能有一定影响,但其影响程度较小。考虑上部结构影响后的梁-柱子结构角柱上方竖向位移会大幅减小,主要是因为二三层梁截面会产生拉力以抵抗角柱下落。随着梁跨高比和冲击位移的增大,上方竖向位移逐渐增大。

关键词：梁-柱子结构 t型钢连接数值模拟抗力机制破坏模式连续倒塌

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加强型t型钢连接空间中柱节点抗震性能研究

工程抗震与加固改造 2018年第3期40卷 9-15页

作者：贺欢欢王新武河南科技大学土木工程学院河南洛阳471023 洛阳理工学院土木工程学院河南洛阳471023

针对一个强轴为加强型t型钢连接、弱轴为普通t型钢连接的空间中柱梁柱节点模型进行拟静力试验,得到了该节点的滞回特性、承载能力、破坏形式、刚度退化情况、延性性能和耗能能力等抗震特性。结果表明:t型钢加强连接提高了节点的承载能力... 详细信息

针对一个强轴为加强型t型钢连接、弱轴为普通t型钢连接的空间中柱梁柱节点模型进行拟静力试验,得到了该节点的滞回特性、承载能力、破坏形式、刚度退化情况、延性性能和耗能能力等抗震特性。结果表明:t型钢加强连接提高了节点的承载能力,增加了节点的初始刚度,延性和耗能能力均比普通t型钢连接提升超过30%,能够在地震作用中起到良好的抗震性能。

关键词： t型钢连接空间节点拟静力试验抗震性能

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装配式t型钢连接梁柱节点抗震性能研究

装配式T型钢连接梁柱节点抗震性能研究

作者：赵怡西安建筑科技大学

学位级别：硕士

选择合适的连接构造是钢结构设计中重要的环节。因此,为满足装配式建筑的发展要求,改进方钢管柱和H型钢梁的连接形式,本文提出了一种装配式t型钢连接梁柱节点,即通过对拉螺栓连接t型钢与焊接外套筒的方钢管柱。该节点具有易于现场加工... 详细信息

选择合适的连接构造是钢结构设计中重要的环节。因此,为满足装配式建筑的发展要求,改进方钢管柱和H型钢梁的连接形式,本文提出了一种装配式t型钢连接梁柱节点,即通过对拉螺栓连接t型钢与焊接外套筒的方钢管柱。该节点具有易于现场加工、组件可批量生产等优点,能够较好体现钢结构的高效施工特点。本文首先通过已验证可靠性的有限元软件ABAQUS对BASE试件进行单调加载,分析了BASE试件各构件的应力与变形发展,讨论了BASE试件的静力性能指标,随后改变各构件不同参数设计了十一组共四十个试件研究参数变化对连接的初始刚度、承载力与延性的影响,并讨论了新型节点可能出现的破坏形态。根据t型钢变形情况推导了节点的初始刚度公式,并与有限元计算结果对比。对BASE试件进行低周循环加载,研究了节点的滞回性能指标,并参考上述变参选取了二十七个试件研究参数变化对节点的滞回曲线、耗能系数等指标的影响。通过对连接的应力发展分析可得,该连接的塑性变形基本出现在t型钢翼缘处,而方钢管柱并未发生明显变形,可见该连接能够契合“强柱弱梁”的理念,最后得出以下结论:(1)该新型节点为半刚性连接,其初始刚度、承载力与延性较好。受到循环荷载时,滞回曲线的形状为饱满的梭形,显然该连接的耗能能力优越,能够较好地耗散地震能量。(2)在静载作用下,变化t型钢翼缘的厚度、高强螺栓直径、高强螺栓竖向间距与梁截面高度对连接的初始刚度与承载力影响较大。增加外套筒厚度、钢管柱壁厚度与设置加劲肋能够提升连接的初始刚度,但承载力几乎没有变化。t型钢腹板厚度、t型钢长度、螺栓水平距离与外套筒高度的改变对静力性能的影响较小。(3)在受到往复载荷时,加厚t型钢翼缘、降低t型钢长度、增加高强螺栓的直径能够明显提升连接的滞回性能。t型钢腹板、外套筒与钢管柱壁厚度的增加对连接滞回性能的提升作用较小。变化高强螺栓的水平间距与外套筒高度基本不影响节点的滞回性能。

关键词：有限元分析 t型钢连接滞回性能初始刚度

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轻钢结构t型钢连接节点的受力性能研究

轻钢结构T型钢连接节点的受力性能研究

作者：姜华西安科技大学

学位级别：硕士

轻钢结构以其造价低、施工速度快、环保节能,目前在我国被广泛应用,随之带来的问题较多,尤其在连接节点部位。本文总结了国内外轻钢结构的发展概况,以及t型钢连接节点的国内外研究现状,针对轻钢结构t型钢连接节点,从理论计算和有限元分... 详细信息

轻钢结构以其造价低、施工速度快、环保节能,目前在我国被广泛应用,随之带来的问题较多,尤其在连接节点部位。本文总结了国内外轻钢结构的发展概况,以及t型钢连接节点的国内外研究现状,针对轻钢结构t型钢连接节点,从理论计算和有限元分析两个方面对其受力性能进行了研究。在理论计算方面,参照轻钢规程及以往国内外学者的研究,根据节点构造对t型钢连接节点受力性能的影响分析总结了相应的理论计算方法,并依据这些方法通过计算实例得出节点各个组成因素对节点受力性能的影响。在有限元分析方面,本文考虑了材料非线性、几何非线性和状态非线性,用通用有限元软件ANSYS10.0对轻钢结构t型钢连接节点的受力性能进行了系统的研究。通过对多个模型进行单调加载,得出多个模型的Mises应力云图及位移图、节点的弯矩和转角数值以及各个模型的M-θr曲线等,并对有限元结果进行了系统的分析研究。通过将理论计算和有限元分析研究结果相结合,得出以下主要结论:从多个系列试件的计算结果看,t型钢连接节点具有较大的转动刚度和极限承载力;t型钢连接节点是一种半刚性连接节点;节点的极限承载力和转动刚度主要取决于t型钢翼缘厚度、柱翼缘厚度、梁的高度、水平加劲肋的设置以及t型钢翼缘与柱翼缘连接处竖向螺栓间距,而其他因素的影响较小。根据各个因素对t型钢连接节点受力性能的影响,提出了相应的设计意见。本文通过理论计算以及ANSYS有限元程序深入地分析了轻钢结构t型钢连接节点在单调荷载作用下,各种因素对节点的承载力以及转动刚度的影响,得出的结论为轻钢结构t型钢连接节点的理论和设计方法的研究应用提供了有价值的数据和参考依据。

关键词：轻钢结构 t型钢连接半刚性节点极限承载力非线性有限元分析

方钢管混凝土柱—钢梁t型钢连接节点非线性有限元分析

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方钢管混凝土柱—钢梁T型钢连接节点非线性有限元分析

作者：封小飞湖南大学

学位级别：硕士

方钢管混凝土柱—工字钢梁t型钢连接节点在国内外的研究相对较少，此类型节点在近些年才提出。节点采用焊接形式或螺栓连接将t型钢腹板与梁的上下翼缘分别相连，再利用高强度穿心螺栓将柱两侧t型钢与方钢管混凝土柱连接。本文通过对以... 详细信息

方钢管混凝土柱—工字钢梁t型钢连接节点在国内外的研究相对较少，此类型节点在近些年才提出。节点采用焊接形式或螺栓连接将t型钢腹板与梁的上下翼缘分别相连，再利用高强度穿心螺栓将柱两侧t型钢与方钢管混凝土柱连接。本文通过对以往半刚性连接节点的总结，在基于梁端的反向循环荷载作用下，对此类新型节点进行了非线性有限元模拟及理论分析。主要的内容如下：(1)在阅读大量国内外文献的基础上，对半刚性连接节点的研究现状进行了较为全面的总结，包括对半刚性节点分类及其特性等，并对现有提出的弯矩—转角曲线进行了总结，为以后的研究奠定了基础。介绍了有限元分析的基本理论，其中包括材料本构关系的选择、有限元模型的建立方法等。在总结考虑构件初始缺陷的方法基础上，介绍了在有限元模拟中引入初始缺陷的方法。(2)采用ABAQUS通用有限元软件建立了方钢管混凝土柱-钢梁t型钢连接节点的有限元分析模型，模型考虑了构件材料的非线性、几何非线性、接触非线性。模型加载方式与试验方式相同，均为梁端低周反复荷载，由模拟结果得出了节点在反复荷载作用下力学行为，包括梁端荷载—位移滞回曲线、节点区的弯矩—转角滞回曲线、节点各构件的应力分布及应变分布等。将模拟结果与试验结果进行了对比，两者吻合良好，表明ABAQUS有限元软件能准确模拟节点在往复荷载作用下的受力。(3)采用ABAQUS有限元软件模拟梁端反对称单调荷载作用，并将模拟结果与梁端往复荷载作用模拟结果进行了对比分析，两者在弹性阶段吻合较好，但在屈服后阶段，单调荷载作用下有限元模拟的荷载—位移骨架曲线与反复荷载作用下有限元模拟的骨架曲线存在较大差异，表明在研究节点抗震性能时，不能仅用单调荷载作用代替反复荷载作用。(4)根据大量模型的模拟，对节点进行了参数分析，其中参数包括方钢管混凝土柱端轴压比、t型钢翼缘的厚度、高强度螺栓直径等，深入分析了各参数对节点受力性能的影响。推导了节点中各构件承载力的计算方法，并基于规范及经验要求，对节点构件的焊缝构造及螺栓布置要求进行了总结。

关键词：方钢管混凝土柱-钢梁 t型钢连接初始缺陷 ABAQUS有限元软件参数分析

t型钢连接的钢框架梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能分析

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钢结构 2008年第7期23卷 30-33,38页

作者：曹现雷郝际平申诚君西安建筑科技大学土木学院西安710055 山东建筑大学土木学院济南250101

采用ANSYS有限元软件对t型钢梁柱节点进行三维实体建模,并在此基础上利用非线性有限元方法研究不同节点在低周往复荷载作用下的滞回性能。结果表明:t型钢连接节点的滞回曲线稳定饱满,具有较为理想的抗震性能。t型钢翼缘厚度、是否设置... 详细信息

采用ANSYS有限元软件对t型钢梁柱节点进行三维实体建模,并在此基础上利用非线性有限元方法研究不同节点在低周往复荷载作用下的滞回性能。结果表明:t型钢连接节点的滞回曲线稳定饱满,具有较为理想的抗震性能。t型钢翼缘厚度、是否设置加劲肋和螺栓竖向排列方式对节点抗震性能影响较大;柱腹板厚度、梁翼缘和腹板厚度对抗震性能影响较小,t型钢梁柱节点属于半刚性节点。

关键词： t型钢连接梁柱节点往复荷载抗震性能非线性有限元分析

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钢框架梁柱t型钢连接滞回性能的研究

建筑钢结构进展 2008年第4期10卷 18-25页

作者：宋晓光申成军郭兵山东建筑大学土木工程学院济南250101

钢框架梁柱t型钢连接是一种采用t型钢通过高强螺栓连接的节点连接,这种连接安装简单、造价经济,而且其刚度相对较大,承载力较大,延性较好,分析和研究t型钢连接的受力机理并提出简化滞回模型,具有重要的理论和工程意义。本文用ANSYS对t... 详细信息

钢框架梁柱t型钢连接是一种采用t型钢通过高强螺栓连接的节点连接,这种连接安装简单、造价经济,而且其刚度相对较大,承载力较大,延性较好,分析和研究t型钢连接的受力机理并提出简化滞回模型,具有重要的理论和工程意义。本文用ANSYS对t型钢连接进行滞回性能的分析,在考虑材料、几何和状态非线性的基础上,系统分析了t型钢的尺寸,柱的尺寸,梁的尺寸,螺栓的级别、直径、竖向间距、预拉力,构件材料,连接抗滑移系数,轴压比等参数对连接滞回性能的影响;有限元分析表明:t型钢的尺寸、是否设柱加劲肋、t型钢翼缘上螺栓的竖向间距对连接的滞回性能影响比较大;并在非线性有限元分析结果的基础上,提出了t型钢连接的弯矩-转角关系式和得到简化滞回模型的方法。

关键词： t型钢连接循环荷载滞回性能抗震设计有限元