穿芯高强螺栓-端板节点方钢管混凝土框架抗震性能数值分析
钢管混凝土边框钢纤维高强混凝土剪力墙抗震性能及计算方法
钢管混凝土边框钢纤维高强混凝土剪力墙抗震性能及计算方法剪力墙是高层建筑中常用的抗侧力构件,广泛应用于地震高发区。
最新的震害研究表明,引起钢筋混凝土剪力墙严重损坏甚至倒塌的主要原因是其较差的延性和耗能等。
特别是高强混凝土的应用,使得剪力墙截面尺寸减小、脆性增大,对高强混凝土剪力墙抗震性能提出了更高的要求。
因此,本文基于钢管混凝土柱承载力高、刚度大,钢筋钢纤维高强混凝土剪力墙延性好、耗能强等特点,提出了钢管混凝土边框钢纤维高强混凝土新型剪力墙,并通过22个剪力墙试件的循环加载试验,建立了钢管混凝土边框钢纤维高强混凝土剪力墙受剪、受弯和恢复力性能的计算方法,为编制我国《钢纤维混凝土结构设计标准》行业标准提供了试验依据和理论参考。
主要研究内容如下:(1)通过22个剪力墙试件循环加载试验,量测了剪力墙的裂缝开展和分布、破坏特征和荷载-位移滞回曲线等,探讨了剪跨比、钢纤维体积率、混凝土强度、轴压比及加载制度等对钢管混凝土边框钢纤维高强混凝土剪力墙抗震性能的影响。
结果表明,钢纤维可有效限制剪力墙裂缝宽度,改善裂缝形态,提高剪力墙的抗震性能;随钢纤维体积率的增加,剪力墙的最大裂缝宽度不断减小,滞回曲线愈加饱满,延性和耗能能力增强,强度和刚度退化减缓。
(2)探讨了钢纤维体积率、混凝土强度、轴压比和剪跨比对钢管混凝土边框钢纤维高强混凝土低矮剪力墙受剪承载力的影响,分析了其受力机理。
结果表明,随钢纤维体积率、混凝土强度和轴压比的增大,剪力墙受剪承载力明显提高;钢纤维混凝土剪力墙墙体受剪机理为斜压杆-桁架机构的综合作用。
在试验研究与理论分析的基础上,利用钢纤维分布、软化桁架模型、软化拉压杆模型和简化软化拉压杆模型的墙体受剪承载力分析方法,分别提出了钢纤维高强混凝土剪力墙墙体受剪承载力的计算模型,建立了钢管混凝土边框钢纤维高强混凝土低矮剪力墙受剪承载力计算方法。
(3)分析了钢管混凝土边框钢纤维高强混凝土中高剪力墙的受弯破坏特点,探讨了钢纤维体积率、钢纤维掺加高度、混凝土强度和轴压比对钢管混凝土边框钢纤维高强混凝土中高剪力墙受弯承载力的影响。
端板螺栓连接钢—混凝土组合节点的抗震性能研究
端板螺栓连接钢—混凝土组合节点的抗震性能研究一、本文概述本文旨在深入研究端板螺栓连接钢—混凝土组合节点的抗震性能。
端板螺栓连接作为一种重要的钢-混凝土组合连接方式，因其高效的传力机制、便捷的装配施工等优点，在桥梁、建筑等工程领域得到了广泛应用。
在地震等极端荷载作用下，该节点的抗震性能对结构的安全性和稳定性具有至关重要的影响。
本文将从多个方面对端板螺栓连接钢-混凝土组合节点的抗震性能进行深入探讨。
本文将系统回顾国内外关于端板螺栓连接钢-混凝土组合节点的研究现状，总结现有研究成果和不足，为本研究提供理论支撑。
通过理论分析和数值模拟，深入探讨端板螺栓连接钢-混凝土组合节点在地震作用下的受力机制和破坏模式，揭示其抗震性能的关键影响因素。
再次，通过足尺模型试验，验证数值模拟结果的可靠性，并对节点在地震作用下的抗震性能进行量化评估。
结合工程实践，提出优化端板螺栓连接钢-混凝土组合节点抗震性能的建议和措施，为相关工程设计和施工提供指导。
本研究不仅有助于深化对端板螺栓连接钢-混凝土组合节点抗震性能的认识，还为提高该类节点的抗震性能、保障结构安全提供理论依据和技术支持。
二、试验设计与方法本研究旨在深入探索端板螺栓连接钢—混凝土组合节点在地震作用下的抗震性能。
试验设计以实际工程应用为背景，参考国内外相关研究成果和工程实践，制定了一套系统的试验方案。
根据研究目的和设计要求，设计并制作了多组端板螺栓连接钢—混凝土组合节点试件。
试件设计考虑了不同参数的影响，如端板厚度、螺栓直径和间距、混凝土强度等。
试件制作过程中，严格按照相关标准和规范进行材料选择、加工和装配，确保试件质量符合要求。
为了模拟地震作用下的节点受力情况，设计了专门的试验装置。
该装置能够实现对节点的低周往复加载，模拟地震波对结构的影响。
加载制度根据地震波的特点和试验要求制定，包括不同幅值、频率和循环次数的加载步骤。
在试验过程中，对节点的位移、应变、应力等关键参数进行了实时监测。
方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙抗震性能试验研究
方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙抗震性能试验研究方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙抗震性能试验研究* 方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙抗震性能试验研究* 王先铁刘立达田黎敏贺博贾贵强李婷婷(西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055) 摘要：对1个单跨两层1∶3比例的方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙试件进行低周反复荷载试验。
研究方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙的抗震性能，得到结构的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、特征荷载和位移等，分析结构的破坏机理、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等。
结果表明：方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有较高的承载能力、抗侧刚度及良好的延性和耗能性能。
方钢管混凝土框架可为薄钢板剪力墙屈曲后性能的充分发挥提供足够锚固，使结构形成“先钢板墙后框架”的破坏机制，实现双重抗震设防目标。
与钢框架-薄钢板剪力墙相比，方钢管混凝土框架-薄钢板剪力墙具有更好的延性和抗震性能，是一种优良的双重抗侧力体系。
关键词：方钢管混凝土框架；薄钢板剪力墙；低周反复荷载试验；抗震性能EXPERIMENTAL STUDY ON SEISMIC BEHA VIOR OF CONCRETE-FILLED SQUARE STEEL TUBULAR FRAME-THIN STEEL PLATE SHEAR WALLSWang Xiantie Liu Lida Tian Limin He Bo JiaGuiqiang Li Tingting (College of Civil Engineering，Xi’an University of Architecture & Technology，Xi’an 710055，China) ABSTRACT：This paper presented the low-cyclic reversed loading test conducted by one 1∶3 scaled single-span two-layer experimental specimen designed as thin steel plate shear walls(SPSWs) within concrete-filled square steeltubular(CFST) frame. The seismic behavior of CFST frame-thin SPSWs was investigated. The failure pattern, load-displacement hysteretic curves, skeleton curve, characteristic loads and displacements were obtained. The failure mechanism, ductility, energy dissipation capacity, bearing capacity and stiffness degeneration were studied. The results showed that CFST frame-thin SPSWs had higher load bearing capacity, lateral stiffness and good ductility and energy dissipation behavior. The CFST frame could provide sufficient anchorage for the full action of thin steel pla te shear wall’s post-buckling strength. The ideal failure mechanism was achieved, namely “weak plate and strong frame”. The ductility and seismic behavior of CFST frame-thin SPSWs were better than the steel frame-thin SPSWs. The CFST frame-thin SPSWs was an effective dual-lateral load resisting system. KEY WORDS：concrete-filled square steel tubular frame；thin steel plate shear wall；low-cyclic reversedloading test；seismic behavior *国家自然科学基金项目(51108369，51408623)；住房与城乡建设部科研项目(2014-K2-007)；陕西省科技新星科研项目金(2013KJXX-54)。
钢管混凝土框架环板贯穿节点抗震性能研究
ｈ ｏ ｍｗｏｋ ｓ ｐ ｏ ｔ ｇ ｓ ｌｃ ｉｎ ｏ ｃｕ ｌｓ ｓ ｅ ｄ ｄ ｓｒ ｃｕ ｅ ｔｅｆｒ ｒ ｕ ｐ ｒ ｎ ｅ ｅ ｔ ｆａ ｔ ａ ｕ ｐ ｎ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ． ｉ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｎ ｅ ｔ ｃ ｕ ｅ ｏ ｃ ｅｅ ｏ ｍｗｏｋ ｓ ｐ ｏ ，ｔｐ ｅｅ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｓ ｓ ｅ ｄ ｄ ｓ ｕ ｔ ｒ ，ｃ ｎ ｒｔ ，ｆ ｒ ｒ ｒ ｕ ｐ ｒ ｙ ｅ ｓ ｌ ｃｉ ｔ ｏ
Ｗ ＥＩ Ｌｉｎｇ・ ｏ ａ ｂａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｃｏ ｉ ｉ ｇ ｗ ｔ ｈ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｒｃ ｉｅ ｈ ａ ｅ ｉ ｌ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｆｒ ｍｂ ｎ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｇｎ ｅ ｇ ｐ ａ ｔ ，ｔｅ ｐ ｐ ｒ ｓｍｐ ｙ ｉ ｔ ｕ ｅ ｈ ｏ ｍｗｏ ｋ ｓ ｐ ｏ ｍｏ ｅ ｆｓ ｓ ｅ ｄ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ，ａ ｄ ｄ ｓ ｈ ｉ ｃ ｏ ｒ ｕ ｐ ￣ ｄ ｓ ｏ ｕ ｐ ｎ ｅ ｏ ｃｅ ｅ ｎ ｉ－ ｃ ｓ ｅ ｅ ｓ ｈ ｍｅｃ ａａ ｔｒｓｉｓ ｒ ｃｉａ ｃ ｐ ，ｅ ｏ ｏ ｃ ａ ｄ ｏｈ ｒａ ｐ ｃ ｓｏ ａｉｔ ｆ ｏ ｍｗｏ ｋ ｓ ｐ ｏ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ， ｒｖ ｄ ｄ ｇ ｉ ａ ｃ ｒ ｕ ｓ ｄ ｔ ｃ ｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔ ，ｐ ａ ｔ ｌｓ ｏ ｅ ｃ ｎ ｍｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔ ｆａｖ ｒｅ ｏ ｒ ｈ ｉ ｃ ｃ ｙ ｆ ｒ ｕ ｐ ｓ ｎ ｙ ｔ ｍ ｐ ｏ ｉ ｅ ｕ ｄ ｎ ｅ ｆ ｏ
内置高强芯柱的方钢管混凝土柱—钢梁节点抗震性能研究
内置高强芯柱的方钢管混凝土柱—钢梁节点抗震性能研究内置高强芯柱的方钢管混凝土柱—钢梁节点抗震性能研究摘要：本文针对传统的方钢管混凝土柱—钢梁节点存在的强度不足和抗震性能差的问题，提出了一种新型的内置高强芯柱的方钢管混凝土柱—钢梁节点结构。
通过数值模拟和抗震性能试验，对比分析了传统节点和新型节点的力学性能，验证了内置高强芯柱的方钢管混凝土柱—钢梁节点的抗震性能优越性。
1. 引言方钢管混凝土柱常用于高层建筑的结构中，具有优异的抗压性能和良好的耐久性。
然而，其节点部位往往成为结构的薄弱环节，抗震性能较差。
因此，需要进一步研究改进方钢管混凝土柱—钢梁节点的设计方法，提高结构的整体抗震性能。
2. 研究方法本研究采用数值模拟和抗震性能试验相结合的方法，首先进行数值模拟，对比分析传统节点和新型节点的应力分布和位移响应，为进一步的试验提供参考。
然后，设计了相应的抗震性能试验，通过加载荷施加在试验模型上，测量节点的变形和受力情况，并与数值模拟结果进行对比。
3. 数值模拟结果分析通过数值模拟，我们得到了传统节点和新型节点的应力分布和位移响应。
对比分析发现，传统节点在受力过程中，钢梁容易发生弯曲，从而导致节点的应力集中，容易造成节点的破坏。
而新型节点中的内置高强芯柱能够减小钢梁的弯曲变形，使节点的应力分布更加均匀，提高了节点的强度和稳定性。
4. 抗震性能试验结果分析通过抗震性能试验，我们测量了传统节点和新型节点在地震加载下的变形和受力情况。
结果显示，对比传统节点，新型节点的位移响应更加均匀，节点的变形较小。
另外，新型节点的破坏形态为钢梁的塑性变形破坏，而传统节点往往出现节点区域的剪切破坏。
这表明新型节点的破坏模式更加合理，能够有效提高结构的抗震性能。
5. 讨论本研究利用内置高强芯柱的设计方法改进了方钢管混凝土柱—钢梁节点，显著提高了节点的抗震性能。
然而，仍有一些问题需要进一步研究，如内置高强芯柱的尺寸选择、材料性能等，这些因素将对节点的抗震性能产生影响，需要进一步探索。
混合高强钢框架节点抗震性能参数分析
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｆｒａｍｅ ｊｏｉｎｔ，ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｂｒｉｄ ｈｉｇｈ—ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｆｒａｍｅ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ
ｏｕｔ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｉｒｄｅｒ ｗｅｂｓ ａｎｄ ｆｌａｎｇｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ
Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ；ｈｙｂｒｉｄ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ｆｒａｍ ｅ；ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ
Ｅ．ｍ ａｉｌ：ｚｈａｚｈ２０１７＠ １６３．ｃｏｍ
在 截 面承载 能 力 相 同 的条 件 下 ；采用 高 强 钢 构 件 可 以减小 构件 的截 面尺 寸 ，减少 钢材 的用 量 ，同时 也解 决 了厚 板 焊接 的难 题 ，提 高 经 济 效 益 。但 高强 钢 由于 屈服 强度 提 高 、屈 强 比变 大且 断后 伸 长 率 变 小 … 、应 力应 变 曲线 中 屈 服 平 台缩 短 甚 至 消 失 ， 这 些都 将影 响高 强 钢 受 弯构 件 的变 形 能 力 ，在 抗 震 设 计时 应 给予重 点考 虑 。
方钢管混凝土中节点抗震性能影响因素有限元分析
ｏ ｔｉ ｅ ｓｅ ｌｐ ｐ ，ｔ ｅ Ｈｙ ｔ ｒ ｔｃ Ｃｕ ｖ ｎ ｈ ｋ ｌ ｔ ｎ ｃ ｒ ｅ ｏ ｈ ｏ ｅ ｍｏ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ａｅ ｕ ｓｄ ｔ ｅ ｉ ｅ ｈ ｓｅ ｅ ｉ ｒ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅ ｏ ｕ ｖ ｎ ｔ ｅ ｎ ｄ ｄ ｌｗｅ ｅ ｉ ｖ ｓ ｉ ｔ ｄ ｇ
ｅ ｅ ｎ ｏ ｔ ｒ ｌ ｍｅ ｔｓ ｆｗａ ｅ ＡＮＳ ．Ｔｈｅ ｓ ｒ ｎｇｈ ｏ ｏ ｅ ｓｅ ｌ ｈ ｏｎ ｒ ｔ ｆｔ ｏ ｅ ａ ｅ ＹＳ ｔｅ ｔ ｆｃ ｒ ｔ ｅ ，ｔ ｅ ｃ ｃ ｅ ｅ ｏ ｈｅ ｃ ｒ ｒ ａ，ｔ ｔｅ ｇ ｈ ｏ ｈｅ ｓｒ ｎ ｔ ｆ
ｃ ｐ ｃｔ． Ａｎ ｈ ｔｅ ｇｈｏ ｅｃ ｎ ｒｔ ｆ ｈ ｏｅａ ｅ ａ ｅｔｅｉ ａ ｔ ｆ ｈ ｎ ｒｙＤｉｓｐ ｔ ｎ ａａｉ ｙ ｄ ｔ ｅ ｓｒｎ ｔ ｆ ｈ ｏ ｃｅ ｅｏ ｅｃ ｒ ｒ ａｈ ｖ ｈ ｍｐ ｃ ｅＥ ｅｇ ｓ ｉａｉ ｔ ｔ ｏｔ ｏ
关键 词 ：方钢 管 混凝 土 ； 点 ； 节 低周 反 复荷载 ； 限元 分析 ； 回性 能 有 滞
中图分 类号 ： Ｕ９ ３ １ 文献标 识码 ： 文章 编号 ：６ １—７ ４ （ ０ １ ０ Ｔ ７ ．４ Ａ １７ １７ ２ １ ）３—０ ０ ３ ３—０ ６
Ｆｉ ｔ ｅ ｅ ｎｉｅ Ｅｌ ｍ ｎｔＡｎａ ｙｓｓ ｏ ｎｆｕｅ ｅ Ｆａ ｔ ｒ ｏ ｅ ｓ ｉ ｈａｖ ｏ ｆ ｌ ｉ ｎ Ｉ ｌ ｎｃ ｃ ｏ ｆＳ ｉｍ ｃ Ｂｅ ｉｒｏ
第 １ 第 ３ห้องสมุดไป่ตู้ ０卷
２１ ０ １年 ６月
江 南 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉｎ ｎ ｎＵｎｖ ｒｉ （ ｔｒ ｌ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎ ｏ ｒ ａ ａ ｇ ａ ｉｅ ｓ ｙ Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅＥ ｉ ｏ ） ｏＪ ｔ Ｓ ｉ
混凝土框架边节点抗震性能分析
混凝土框架边节点抗震性能分析摘要：运用ABAQUS软件对型钢再生粗骨料混凝土框架边节点进行分析，当粗骨料取代率为100%时，分别研究在不同轴压比和不同核心区体积配箍率下框架边节点的抗震性能。
在建立骨架曲线基础上的分析数据及结果表明:轴压比与核心区的体积配筋率对结构抗震性能有很大影响。
关键词：型钢再生粗骨料混凝土；框架边节点；有限元分析；抗震性能当今社会越来越注重绿色建筑理念，为贯彻可持续发展，许多国内的研究者致力于对再生混凝土的材料性能进行研究，但对于再生混凝土还有许多需要我们去探究的地方。
型钢混凝土结构承载能力较好，并且延性比普通混凝土结构高，在耐久性、耐火性方面更胜一筹，所以频繁的被应用于高层，甚至超高层建筑中。
在我国乃至世界，混凝土都是用量最大的建筑材料，在建筑行业的快速发展下，充分利用废弃材料，在建筑施工时使用型钢再生混凝土[1]，不仅可以节省资源，而且符合绿色建筑理念。
在科技与计算机技术的飞速发展下，对问题的探究不再拘泥于传统的试验，我们可以通过运用有限元软件建立模型进行模拟分析。
这样不仅节省材料，还可以节省许多时间。
本文主要通过ABAQUS[2]有限元软件分析，研究再生粗骨料取代率为100%的型钢再生混凝土框架边节点，在不同轴压比下、不同核心区体积配箍率下的抗震性能。
1型钢再生混凝土有限元模型运用ABAQUS软件建立的型钢混凝土框架边节点有限元模型如图1所示。
1.1再生混凝土本构关系。
借鉴过镇海[3]和肖建庄[4]混凝土应力应变曲线，算出在不同轴压比和不同核心区体积配筋率下的抗拉、抗压强度。
（1）再生混凝土的单轴受压应力应变曲线y=ax+（3-2a）x2+（a-2）x3x≤1y=x/［b（x-1）2+x］x ＞1式中、，其中εc是再生混凝土峰值应变；fc是再生混凝土抗压强度，N/mm2；a、b的取值与粗骨料取代率r（%）有关，关系为：a=2.2×（0.748r2-1.23r+0.975）；b=0.8×（7.6483r+1.142）。
新型钢框架焊接节点抗震性能试验与数值分析
新型钢框架焊接节点抗震性能试验与数值分析作者：赵旭冉郑山锁张晓辉曹琛来源：《湖南大学学报·自然科学版》2020年第11期摘要：为提高钢框架焊接节点的抗震性能，提出一种盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点构造形式. 对4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型）进行了低周往复加载试验及有限元分析，对比研究了梁端局部构造形式对钢框架节点破坏模式、滞回性能、承载力、刚度退化、延性及耗能能力的影响. 结果表明：相比标准节点，采取局部构造措施的节点均实现了塑性铰外移，使得破坏模式由梁柱连接焊缝处脆性破坏转换为梁局部塑性破坏;塑性变形能力及耗能能力显著提高;塑性应变累积加剧板件局部屈曲，造成强度、刚度逐步退化，抗震性能更优越. 新型节点在承载力、刚度基本不变的前提下，延性及耗能能力分别增加了20.0%、27.9%，验证了该类节点的可行性. 文中建立的基于应力三轴度损伤准则的有限元模型可有效预测各类型钢框架焊接节点在循环荷载作用下的受力性能.关键词：新型钢框架焊接节点;局部构造形式;抗震性能;低周往复加载试验;有限元分析中图分类号：TU391，TU317.1 文献标志码：AExperimental and Numerical Analysis on Seismic Behaviorof a New Type of Steel Frame Welded ConnectionZHAO Xuran1，2，ZHENG Shansuo1，2†，ZHANG Xiaohui1，2，CAO Chen1，2（1. School of Civil Engineering，Xi’an University of Architecture and Technology，Xi’an 710055，China;2. Key Laboratory of Structural Engineering and Earthquake Resistance （XAUAT）of the Ministry of Education，Xi’an 710055，China）Abstract：In order to improve the seismic performance of steel frame welded connections， a new type connection with combined strengthened cover and hole weakened web was presented. Low-cyclic reversed loading tests and finite element analysis were carried out on four steel beam-to-column connections with different structural forms （standard form， cover-plate reinforced form， web-opening weakened form， and new form）. The influence of local structural forms at beam end on the failure modes， hysteretic behavior， bearing capacity， stiffness degradation， ductility and energy dissipation capacity of the specimens were compared and discussed. The results show that，compared with the standard connection， the connection with local structural forms realizes the outward movement of plastic hinge from the connection zone， making the failure mode from the brittle failure of the connection weld to the plastic failure of the beam . Plastic deformation capacity and energy dissipation capacity are significantly improved as well. Plastic strain accumulation aggravates the local buckling of plates， resulting in gradual degradation of strength and stiffness，and the seismic performance is superior. In addition， under the premise that the bearing capacity and stiffness basically remain unchanged， the ductility and energy dissipation capacity of the new type connection increase by 20.0% and 27.9%， respectively， which verifies the feasibility of this connection. The finite element model， based on stress triaxiality damage criterion illustrated in this paper， can well predict the mechanical performance of various types of steel-frame-welded connections under cyclic loading.Key words：a new type of steel frame welded connection; local structural form; seismic performance; low-cyclic reversed loading test; finite element analysis自美国Northridge地震（1994年）和日本Kobe地震（1995年）后，为避免普通钢框架焊接节点在强震作用下发生脆性破坏，各国学者进行了大量的研究，提出了多种改善节点抗震性能的措施. 主要思路是实现塑性铰外移，改善节点处的复杂应力状态，缓解局部应力集中现象，从而提高节点的抗震性能[1]. 塑性铰外移分为2种基本形式：即梁端局部加强（如盖板加强型、扩大翼缘型、腋梁加强型）与梁截面局部削弱（狗骨型、腹板开孔型、焊接孔扩大型）[2-5].日本普遍采用梁端翼缘扩大型节点;美国主要采用狗骨型（RBS）节点;我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）推荐采用梁端盖板加强型节点. 但加强型节点需加大梁端截面或外加辅助件，势必造成不经济[6]. 削弱型节点则以降低试件的承载力为代价，且易引起削弱处板件局部稳定问题，存在一定弊端[7]. 可见，已有节点形式虽能增强节点的抗震性能，但都将不同程度上改变节点的强度或刚度. 为此，本文提出梁端翼缘盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点，旨在满足梁柱节点强度与刚度基本不变的前提下实现塑性铰外移，避免节点发生脆性破坏，保证钢框架结构的安全性.本文共设计了4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（分别为标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型），研究了梁端局部构造对钢框架节点破坏形态、滞回曲线、承载力、刚度退化、延性及耗能能力等抗震性能的影响，并通过试验及数值模拟，验证了新型节点的可行性，以供实际工程参考.1 试验概况1.1 试件设计根据《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）[8]及《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）[9]要求，并以“强柱弱梁”“强节点弱构件”为原则设计了4个1 ∶ 2的钢框架焊接节点试件. 试件均采用Q235B热轧H型钢制作，柱截面规格为HW250×250×9×14，高度为2 050 mm，梁截面规格为HN300×150×6.5×9，长度为1 750 mm.为研究梁端局部构造形式对钢框架节点抗震性能的影响，建立4种节点形式：标准型节点、腹板开孔削弱型节点、盖板加强型节点及新型节点，如图1所示. 其中，新型节点构造上属于翼缘盖板加强与腹板开孔削弱并用的节点形式，即通过改变框架梁盖板长度、腹板开孔半径及孔圆心至梁端的距离，使其承载力曲线与标准节点试件承载力曲线相近或重合.不同构造形式节点参数取值参照FEMA-350[10]及GB 50011—2010[9]. 为了保证梁端塑性铰外移至腹板开孔处，并使得盖板对塑性铰区翼缘约束作用相同，以便于分析局部構造变化对节点抗震性能的影响，新型节点翼缘盖板长度取为腹板开孔圆心至梁端的距离减去开孔半径，即将盖板长度与腹板开孔位置2个变量合为1个变量，用盖板长度表示. 腹板开孔半径为80 mm，盖板尺寸为200 mm×120 mm×10 mm （长×宽×厚）.所有试件梁柱连接均采用全焊连接，钢梁翼缘与钢柱翼缘采用Q235B加强板进行对接，加强板和梁翼缘与柱翼缘采用单边坡口全熔透对接焊缝连接;钢梁腹板与柱翼缘采用双面角焊缝连接. 焊条为E43型，焊缝质量符合《焊缝无损检测等级和评定》（GB/T 11345—2013）“B-Ⅱ级”要求. 试件详细尺寸如图2所示. 试件主要设计参数见表1. 钢材实测力学性能见表2.1.2 加载装置及加载制度试验在西安建筑科技大学结构实验室完成，加载装置如图3所示. 柱两端通过压梁及地脚螺栓固定于刚性地面上，且在柱翼缘与压梁、地面之间分别设垫滚板以确保柱在轴向力作用下能够自由变形. 柱端通过1台500 kN千斤顶施加轴向荷载;梁端采用50 t MTS液压伺服作动器施加水平低周往复荷载. 同时为了防止试件发生平面外失稳，在梁端两侧加设侧向支撑[11].试验时，首先在柱端施加400 kN恒定轴向荷载，轴压比约为0.19. 梁端水平荷载参考美国AISC 341-10[12]，以层间位移角为控制参数进行加载，具体加载制度见图4. 其中，层间位移角定义为：式中：Δ为梁端加载点水平侧移;L为梁的计算长度（1 500 mm）. 为了便于试验结果分析，规定作动器推向为正向，拉向为负向.1.3 测试内容试验测试内容包括：1）位移测量：位移计LVDT1测量梁端加载点位移;位移计LVDT2用来测量柱端位移;位移计LVDT3、LVDT4用来测量梁端塑性铰区转角;位移计LVDT5用来测量梁柱相对转角. 2）应变测量：在节点核心区、梁端塑性铰区等位置布置应变片以监测试件关键部位应变发展规律. 位移及应变测点布置如图5所示.2 试验结果及分析2.1 试验现象标准型节点SJ-1：在加载初期处于弹性阶段，其荷载-位移曲线呈线性发展. 当加载至θ为1.5%第1循环时，荷载-位移曲线出现明显转折，表明试件屈服进入塑性阶段，但此时试件各部位无明显变化. 当加载至θ为3%第2循环时，梁上、下翼缘距柱表面约80 mm出现轻微局部屈曲. 当加载至θ为4%第2循环时，梁腹板出现鼓曲现象，与此同时，梁下翼缘在焊接孔趾处出现细微横向裂纹. 持续加载，横向裂纹迅速发展并贯通整个翼缘，腹板在焊接孔趾处亦出现裂纹. 当加载至θ为5%第2循环时，梁下翼缘焊接孔趾处完全拉断，试件破坏，试验结束.Key words：a new type of steel frame welded connection; local structural form; seismic performance; low-cyclic reversed loading test; finite element analysis自美国Northridge地震（1994年）和日本Kobe地震（1995年）后，为避免普通钢框架焊接节点在强震作用下发生脆性破坏，各国学者进行了大量的研究，提出了多种改善节点抗震性能的措施. 主要思路是实现塑性铰外移，改善节点处的复杂应力状态，缓解局部应力集中现象，从而提高节点的抗震性能[1]. 塑性铰外移分为2种基本形式：即梁端局部加强（如盖板加强型、扩大翼缘型、腋梁加强型）与梁截面局部削弱（狗骨型、腹板开孔型、焊接孔扩大型）[2-5].日本普遍采用梁端翼缘扩大型节点;美国主要采用狗骨型（RBS）节点;我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）推荐采用梁端盖板加强型节点. 但加强型节点需加大梁端截面或外加辅助件，势必造成不经济[6]. 削弱型节点则以降低试件的承载力为代价，且易引起削弱处板件局部稳定问题，存在一定弊端[7]. 可见，已有节点形式虽能增强节点的抗震性能，但都将不同程度上改变节点的强度或刚度. 为此，本文提出梁端翼缘盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点，旨在满足梁柱节点强度与刚度基本不变的前提下实现塑性铰外移，避免节点发生脆性破坏，保证钢框架结构的安全性.本文共设计了4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（分别为标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型），研究了梁端局部构造对钢框架节点破坏形态、滞回曲线、承载力、刚度退化、延性及耗能能力等抗震性能的影响，并通过试验及数值模拟，验证了新型节点的可行性，以供实际工程参考.1 试验概况1.1 试件设计根据《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）[8]及《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）[9]要求，并以“强柱弱梁”“强节点弱构件”为原则设计了4个1 ∶ 2的钢框架焊接节点试件. 试件均采用Q235B热轧H型钢制作，柱截面规格为HW250×250×9×14，高度为2 050 mm，梁截面规格为HN300×150×6.5×9，长度为1 750 mm.为研究梁端局部构造形式对钢框架节点抗震性能的影响，建立4种节点形式：标准型节点、腹板开孔削弱型节点、盖板加强型节点及新型节点，如图1所示. 其中，新型节点构造上属于翼缘盖板加强与腹板开孔削弱并用的节点形式，即通过改变框架梁盖板长度、腹板开孔半径及孔圆心至梁端的距离，使其承载力曲线与标准节点试件承载力曲线相近或重合.不同构造形式节点参数取值参照FEMA-350[10]及GB 50011—2010[9]. 为了保证梁端塑性铰外移至腹板开孔处，并使得盖板对塑性铰区翼缘约束作用相同，以便于分析局部构造变化对节点抗震性能的影响，新型节点翼缘盖板长度取为腹板开孔圆心至梁端的距离减去开孔半径，即将盖板长度与腹板开孔位置2个变量合为1个变量，用盖板长度表示. 腹板开孔半径为80 mm，盖板尺寸为200 mm×120 mm×10 mm （长×宽×厚）.所有试件梁柱连接均采用全焊连接，钢梁翼缘与钢柱翼缘采用Q235B加强板进行对接，加强板和梁翼缘与柱翼缘采用单边坡口全熔透对接焊缝连接;钢梁腹板与柱翼缘采用双面角焊缝连接. 焊条为E43型，焊缝质量符合《焊缝无损检测等级和评定》（GB/T 11345—2013）“B-Ⅱ级”要求. 试件详细尺寸如图2所示. 试件主要设计参数见表1. 钢材实测力学性能见表2.1.2 加载装置及加载制度试验在西安建筑科技大学结构实验室完成，加载装置如图3所示. 柱两端通过压梁及地脚螺栓固定于刚性地面上，且在柱翼缘与压梁、地面之间分别设垫滚板以确保柱在轴向力作用下能够自由变形. 柱端通过1台500 kN千斤顶施加轴向荷载;梁端采用50 t MTS液压伺服作动器施加水平低周往复荷载. 同时为了防止试件发生平面外失稳，在梁端两侧加设侧向支撑[11].试验时，首先在柱端施加400 kN恒定轴向荷载，轴压比约为0.19. 梁端水平荷载参考美国AISC 341-10[12]，以层间位移角为控制参数进行加载，具体加载制度见图4. 其中，层间位移角定义为：式中：Δ为梁端加载点水平侧移;L为梁的计算长度（1 500 mm）. 为了便于试验结果分析，规定作动器推向为正向，拉向为负向.1.3 测试内容试验测试内容包括：1）位移测量：位移計LVDT1测量梁端加载点位移;位移计LVDT2用来测量柱端位移;位移计LVDT3、LVDT4用来测量梁端塑性铰区转角;位移计LVDT5用来测量梁柱相对转角. 2）应变测量：在节点核心区、梁端塑性铰区等位置布置应变片以监测试件关键部位应变发展规律. 位移及应变测点布置如图5所示.2 试验结果及分析2.1 试验现象标准型节点SJ-1：在加载初期处于弹性阶段，其荷载-位移曲线呈线性发展. 当加载至θ为1.5%第1循环时，荷载-位移曲线出现明显转折，表明试件屈服进入塑性阶段，但此时试件各部位无明显变化. 当加载至θ为3%第2循环时，梁上、下翼缘距柱表面约80 mm出现轻微局部屈曲. 当加载至θ为4%第2循环时，梁腹板出现鼓曲现象，与此同时，梁下翼缘在焊接孔趾处出现细微横向裂纹. 持续加载，横向裂纹迅速发展并贯通整个翼缘，腹板在焊接孔趾处亦出现裂纹. 当加载至θ为5%第2循环时，梁下翼缘焊接孔趾处完全拉断，试件破坏，试验结束.Key words：a new type of steel frame welded connection; local structural form; seismic performance; low-cyclic reversed loading test; finite element analysis自美国Northridge地震（1994年）和日本Kobe地震（1995年）后，为避免普通钢框架焊接节点在强震作用下发生脆性破坏，各国学者进行了大量的研究，提出了多种改善节点抗震性能的措施. 主要思路是实现塑性铰外移，改善节点处的复杂应力状态，缓解局部应力集中现象，从而提高节点的抗震性能[1]. 塑性铰外移分为2种基本形式：即梁端局部加强（如盖板加强型、扩大翼缘型、腋梁加强型）与梁截面局部削弱（狗骨型、腹板开孔型、焊接孔扩大型）[2-5].日本普遍采用梁端翼缘扩大型节点;美国主要采用狗骨型（RBS）节点;我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）推荐采用梁端盖板加强型节点. 但加强型节点需加大梁端截面或外加辅助件，势必造成不经济[6]. 削弱型节点则以降低试件的承载力为代价，且易引起削弱处板件局部稳定问题，存在一定弊端[7]. 可见，已有节点形式虽能增强节点的抗震性能，但都将不同程度上改变节点的强度或刚度. 为此，本文提出梁端翼缘盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点，旨在满足梁柱节点强度与刚度基本不变的前提下实现塑性铰外移，避免节点发生脆性破坏，保证钢框架结构的安全性.本文共设计了4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（分别为标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型），研究了梁端局部构造对钢框架节点破坏形态、滞回曲线、承载力、刚度退化、延性及耗能能力等抗震性能的影响，并通过试验及数值模拟，验证了新型节点的可行性，以供实际工程参考.1 试验概况1.1 试件设计根据《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）[8]及《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）[9]要求，并以“强柱弱梁”“强节点弱构件”为原则设计了4个1 ∶ 2的钢框架焊接节点试件. 试件均采用Q235B热轧H型钢制作，柱截面规格为HW250×250×9×14，高度为2 050 mm，梁截面规格为HN300×150×6.5×9，长度为1 750 mm.为研究梁端局部构造形式对钢框架节点抗震性能的影响，建立4种节点形式：标准型节点、腹板开孔削弱型节点、盖板加强型节点及新型节点，如图1所示. 其中，新型节点构造上属于翼缘盖板加强与腹板开孔削弱并用的节点形式，即通过改变框架梁盖板长度、腹板开孔半径及孔圆心至梁端的距离，使其承载力曲线与标准节点试件承载力曲线相近或重合.不同构造形式节点参数取值参照FEMA-350[10]及GB 50011—2010[9]. 为了保证梁端塑性铰外移至腹板开孔处，并使得盖板对塑性铰区翼缘约束作用相同，以便于分析局部构造变化对节点抗震性能的影响，新型节点翼缘盖板长度取为腹板开孔圆心至梁端的距离减去开孔半径，即将盖板长度与腹板开孔位置2个变量合为1个变量，用盖板长度表示. 腹板开孔半径为80 mm，盖板尺寸为200 mm×120 mm×10 mm （长×宽×厚）.所有試件梁柱连接均采用全焊连接，钢梁翼缘与钢柱翼缘采用Q235B加强板进行对接，加强板和梁翼缘与柱翼缘采用单边坡口全熔透对接焊缝连接;钢梁腹板与柱翼缘采用双面角焊缝连接. 焊条为E43型，焊缝质量符合《焊缝无损检测等级和评定》（GB/T 11345—2013）“B-Ⅱ级”要求. 试件详细尺寸如图2所示. 试件主要设计参数见表1. 钢材实测力学性能见表2.1.2 加载装置及加载制度试验在西安建筑科技大学结构实验室完成，加载装置如图3所示. 柱两端通过压梁及地脚螺栓固定于刚性地面上，且在柱翼缘与压梁、地面之间分别设垫滚板以确保柱在轴向力作用下能够自由变形. 柱端通过1台500 kN千斤顶施加轴向荷载;梁端采用50 t MTS液压伺服作动器施加水平低周往复荷载. 同时为了防止试件发生平面外失稳，在梁端两侧加设侧向支撑[11].试验时，首先在柱端施加400 kN恒定轴向荷载，轴压比约为0.19. 梁端水平荷载参考美国AISC 341-10[12]，以层间位移角为控制参数进行加载，具体加载制度见图4. 其中，层间位移角定义为：式中：Δ为梁端加载点水平侧移;L为梁的计算长度（1 500 mm）. 为了便于试验结果分析，规定作动器推向为正向，拉向为负向.1.3 测试内容试验测试内容包括：1）位移测量：位移计LVDT1测量梁端加载点位移;位移计LVDT2用来测量柱端位移;位移计LVDT3、LVDT4用来测量梁端塑性铰区转角;位移计LVDT5用来测量梁柱相对转角. 2）应变测量：在节点核心区、梁端塑性铰区等位置布置应变片以监测试件关键部位应变发展规律. 位移及应变测点布置如图5所示.2 试验结果及分析2.1 试验现象标准型节点SJ-1：在加载初期处于弹性阶段，其荷载-位移曲线呈线性发展. 当加载至θ为1.5%第1循环时，荷载-位移曲线出现明显转折，表明试件屈服进入塑性阶段，但此时试件各部位无明显变化. 当加载至θ为3%第2循环时，梁上、下翼缘距柱表面约80 mm出现轻微局部屈曲. 当加载至θ为4%第2循环时，梁腹板出现鼓曲现象，与此同时，梁下翼缘在焊接孔趾处出现细微横向裂纹. 持续加载，横向裂纹迅速发展并贯通整个翼缘，腹板在焊接孔趾处亦出现裂纹. 当加载至θ为5%第2循环时，梁下翼缘焊接孔趾处完全拉断，试件破坏，试验结束.Key words：a new type of steel frame welded connection; local structural form; seismic performance; low-cyclic reversed loading test; finite element analysis自美国Northridge地震（1994年）和日本Kobe地震（1995年）后，为避免普通钢框架焊接节点在强震作用下发生脆性破坏，各国学者进行了大量的研究，提出了多种改善节点抗震性能的措施. 主要思路是实现塑性铰外移，改善节点处的复杂应力状态，缓解局部应力集中现象，从而提高节点的抗震性能[1]. 塑性铰外移分为2种基本形式：即梁端局部加强（如盖板加强型、扩大翼缘型、腋梁加强型）与梁截面局部削弱（狗骨型、腹板开孔型、焊接孔扩大型）[2-5].日本普遍采用梁端翼缘扩大型节点;美国主要采用狗骨型（RBS）节点;我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）推荐采用梁端盖板加强型节点. 但加强型节点需加大梁端截面或外加辅助件，势必造成不经济[6]. 削弱型节点则以降低试件的承载力为代价，且易引起削弱处板件局部稳定问题，存在一定弊端[7]. 可见，已有节点形式虽能增强节点的抗震性能，但都将不同程度上改变节点的强度或刚度. 为此，本文提出梁端翼缘盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点，旨在满足梁柱节点强度与刚度基本不变的前提下实现塑性铰外移，避免节点发生脆性破坏，保证钢框架结构的安全性.本文共设计了4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（分别为标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型），研究了梁端局部构造对钢框架节点破坏形态、滞回曲线、承载力、刚度退化、延性及耗能能力等抗震性能的影响，并通过试验及数值模拟，验证了新型节点的可行性，以供实际工程参考.1 试验概况1.1 试件设计根据《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）[8]及《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）[9]要求，并以“强柱弱梁”“强节点弱构件”为原则设计了4个1 ∶ 2的钢框架焊接节点试件. 试件均采用Q235B热轧H型钢制作，柱截面规格为HW250×250×9×14，高度为2 050 mm，梁截面规格为HN300×150×6.5×9，长度为1 750 mm.为研究梁端局部构造形式对钢框架节点抗震性能的影响，建立4种节点形式：标准型节点、腹板开孔削弱型节点、盖板加强型节点及新型节点，如图1所示. 其中，新型节点构造上属于翼缘盖板加强与腹板开孔削弱并用的节点形式，即通过改变框架梁盖板长度、腹板开孔半径及孔圆心至梁端的距离，使其承载力曲线与标准节点试件承载力曲线相近或重合.不同构造形式节点参数取值参照FEMA-350[10]及GB 50011—2010[9]. 为了保证梁端塑性铰外移至腹板开孔处，并使得盖板对塑性铰区翼缘约束作用相同，以便于分析局部构造变化对节点抗震性能的影响，新型节点翼缘盖板长度取为腹板开孔圆心至梁端的距离减去开孔半径，即将盖板长度与腹板开孔位置2个变量合为1个变量，用盖板长度表示. 腹板开孔半径为80 mm，盖板尺寸为200 mm×120 mm×10 mm （长×宽×厚）.所有试件梁柱连接均采用全焊连接，钢梁翼缘与钢柱翼缘采用Q235B加强板进行对接，加强板和梁翼缘与柱翼缘采用单边坡口全熔透对接焊缝连接;钢梁腹板与柱翼缘采用双面角焊缝连接. 焊条为E43型，焊缝质量符合《焊缝无损检测等级和评定》（GB/T 11345—2013）“B-Ⅱ级”要求. 试件详细尺寸如图2所示. 试件主要设计参数见表1. 钢材实测力学性能见表2.1.2 加载装置及加载制度试验在西安建筑科技大学结构实验室完成，加载装置如图3所示. 柱两端通过压梁及地脚螺栓固定于刚性地面上，且在柱翼缘与压梁、地面之间分别设垫滚板以确保柱在轴向力作用下能够自由变形. 柱端通过1台500 kN千斤顶施加轴向荷载;梁端采用50 t MTS液压伺服作動器施加水平低周往复荷载. 同时为了防止试件发生平面外失稳，在梁端两侧加设侧向支撑[11].试验时，首先在柱端施加400 kN恒定轴向荷载，轴压比约为0.19. 梁端水平荷载参考美国AISC 341-10[12]，以层间位移角为控制参数进行加载，具体加载制度见图4. 其中，层间位移角定义为：式中：Δ为梁端加载点水平侧移;L为梁的计算长度（1 500 mm）. 为了便于试验结果分析，规定作动器推向为正向，拉向为负向.1.3 测试内容试验测试内容包括：1）位移测量：位移计LVDT1测量梁端加载点位移;位移计LVDT2用来测量柱端位移;位移计LVDT3、LVDT4用来测量梁端塑性铰区转角;位移计LVDT5用来测量梁柱相对转角. 2）应变测量：在节点核心区、梁端塑性铰区等位置布置应变片以监测试件关键部位应变发展规律. 位移及应变测点布置如图5所示.2 试验结果及分析2.1 试验现象。
钢框架梁端加强-螺栓全拼接节点的抗震性能有限元分析
１４ 梁 总转 角及 塑 性转 角 ． 梁 的塑性 转 角是评 价 节 点耗 能能 力 的重要 指 标 ，Ｅ Ｆ ＭＡ＿ 规 定 刚 性 连 接 试 件 在 破 坏 时 的 塑 性 １ ］ 转角 至 少达 到 ０ ０ ａ 。 ． ３ｒｄ 从 图 ５可 以看 出 ， 端 总转 角为０ ０ ９ｒｄ 塑 梁 ．５ ， ａ 性 转 角 为 ０ ０ ７ ｒｄ 塑 性 变 形 ‘ 总 变 形 的 ６ ． ． ３ ａ ， 占 ２ ７ 。其 中塑性 转 角 大 于 ０ ０ ａ ， 足 Ｆ ＭＡ¨ ％ ． ３ｒｄ 满 Ｅ ４ ］
＃
占
ｈｋ
图 １ 试 件 有 限元 模 型
柱端面加贴盖板 ： 盖板厚 ８ｍ 上墨板楔形 ， ｍ， 下 盖板矩形 ， 柱端 面处 工 厂 焊接 短 粱 ， 度 ８０ 长 ５ ｍ 梁的拼接 采用全 栓连接 ， ｍ， 翼缘 用单 面拼 接
板 ， 接板 厚 １ 拼 ６ｍｍ
收 稿 日期 ： ０ ００ －１ ２ １ －８３ 作 者 简 介 ： 艳 霞 （９ ０ ） 女 ， 林 延 边 人 ， 张 １７ ． ， 吉 工学 硕 士 ， 教 授 ， 究 方 向 为 钢结 构 及 钢 一 昆凝 土 混 合结 构 抗 震 副 研
梁端 焊缝 均未屈 服 。
表 １ 梁端加强一 翼缘单盖板螺栓全拼接节点尺寸
± 十
’ 上 。
Ｈ型截面 ：５ ３０×３ ０×１ ５ ２×１ ； ９ 柱子 高度 ：００ ３０ ｍ ｍ ； 隔板 ： ２ ｍ 内 厚 ２ｍ
梁 粱截面 ： Ｎ ０ ２ ０×８×１ ， Ｈ ４ ０× ０ ３ 梁长度 ：８０ｍ １５ ｍ
展 。当层 问位移 角到 达 ０ ０ ａ ．３ｒｄ时 ， 翼缘 盖 板 梁
末端 开始屈 服 ；． ５ｒｄ时 ， ０ ０ ａ 梁翼 缘 的屈 曲部位 面
高强螺栓连接钢梁——混凝土柱组合节点的抗震性能
电液比例阀控系统既能较好地弥补传统电液开关系统控制精
度低的不足 ． 又能克服电液伺服 系统维护要求高的问题 ， 因此
被广泛膻用 于精度要求较高 的机床 、 冶金 、 工程机械等领域 ． 其控制方式大多采用 ＰＤ控制技术。文章以多功能路面清雪 Ｉ
混凝 土是一 种多孔 物质 ．毛细孔和微裂纹是 引起混 凝 土渗漏的根本原 因 因此 ． 如果能在混凝 土基 体的毛细孔 和 傲裂纹中生长出不溶晶体 ，将毛细孔通道和徽裂纹堵塞 ， 就
赵
刚
殷 涌光）
《 建筑机械 》 ０ ５ ２０ 年第 １ １期
船提高混凝土的防水 、 抗渗能 力． 水泥 基体渗透结 晶型 防水
为商分子复合材料 的研究热点之一。对蔗糖纤维 （ Ｆ） Ｂ 填克 热塑性聚合物复合材料的研究极大的经 济和社会价值。文 章采用 不同表面改性剂 （ 氰基硅烷偶 联剂 、 马米酸酐 、 甲 苯
酸 和聚乙二醇表面活性荆 ） 对蔗精纤维 （ Ｆ） Ｂ 进行处理 ， 研 究 了表面改性剂的种类及表面改性剂的复配（ 硅烷偶联荆和 苯 甲酸复配 ）对 Ｂ ￣ Ｃ复台体系力学性能 的影 响规律 ． ＦＶ 探 讨 了改性荆的作用机理 。结果 表明 ，表 －改性 剂的处理使 呵
维普资讯
资料 索５
表 面改性蔗糖 纤维 ／ＶＣ符合材 料 力学性能 Ｐ
近年来商分子聚台物材料对石油资源 的消耗 以及废弃 高分子聚合物对 环境所造成的危害 巳引起世界范 围内的高 度重视 ． 利用丰产的天然废弃植物资谭与热塑聚台物复合制
备木魍复合材料 正是解决这一经济 和环保问题 的有效 途径 之一。术塑复合材料由于其独特的性能和广泛 的应用性已成
含端板连接可更换耗能梁段的高强钢框筒结构抗震性能试验研究与数值分析
含端板连接可更换耗能梁段的高强钢框筒结构抗震性能试验研究与数值分析摘要：本文通过试验研究和数值分析，探讨了含端板连接可更换耗能梁段的高强钢框筒结构的抗震性能。
通过构件试验，研究了各种连接方式对结构的耗能能力的影响，并进行了动力时程分析和数值模拟，对结构的抗震性能进行了评估。
结果表明，含端板连接可更换耗能梁段的高强钢框筒结构具有较好的抗震性能，能够有效地吸收地震能量，并在地震荷载作用下保持良好的稳定性。
关键词：高强钢框筒结构；抗震性能；耗能梁段；端板连接1. 引言地震是世界各国普遍面临的自然灾害之一，对人们生命财产安全造成了严重威胁。
因此，研究建筑物的抗震性能，提高结构的抗震能力，对于地震灾害防治具有重要意义。
近年来，高强钢框筒结构作为一种新型的抗震结构体系，由于其优异的性能受到了广泛关注。
2. 背景介绍高强钢框筒结构是一种由高强度钢构件组成的框架结构，其具有较好的刚度和稳定性。
高强度钢框筒结构通过耗能梁段来提高结构的抗震性能，使结构在地震荷载作用下产生屈服限制，实现了地震能量的吸收和分散。
3. 试验方法本研究通过构件试验，模拟了高强钢框筒结构在地震作用下的受力情况。
试验采用了含端板连接可更换耗能梁段的钢框架构件，通过施加动力荷载，对结构的抗震性能进行了评估。
4. 结果与分析通过试验得到的数据进行了分析，发现高强钢框筒结构在地震作用下具有较好的耗能能力。
耗能梁段的设计和连接方式对结构的抗震性能有着重要的影响。
通过数值模拟，对结构的受力性能进行了分析，结果显示结构在地震荷载下具有良好的稳定性。
5. 结论本研究通过试验和数值分析，探讨了含端板连接可更换耗能梁段的高强钢框筒结构的抗震性能。
结果表明，该结构具有较好的抗震性能，能够有效地吸收地震能量。
在实际工程中，可以采用该结构体系来提高建筑物的抗震能力，保护人们的生命财产安全。
6. 对未来的展望虽然本研究对高强钢框筒结构的抗震性能进行了研究，但还有一些问题需要进一步探讨。
高强混凝土框架节点抗剪承载力试验研究
高强混凝土框架节点抗剪承载力试验研究一、研究背景近年来，随着建筑结构的不断发展和建设工程的不断提高，对于建筑材料和结构体系的要求也不断提高。
高强混凝土作为一种新型的建筑材料，在建筑结构中的应用呈现出越来越广泛的趋势。
高强混凝土的优点在于其抗压强度和耐久性都比普通混凝土有所提高。
因此，在结构设计中采用高强混凝土可以提高结构的安全性和可靠性。
然而，在高强混凝土结构中，节点的抗剪承载力是一个重要的问题。
节点的设计是否合理直接关系到结构的抗震性能和使用寿命。
因此，对高强混凝土框架节点抗剪承载力的试验研究具有重要的意义。
二、研究目的本研究旨在通过试验研究高强混凝土框架节点的抗剪承载力，探究高强混凝土框架节点的力学性能，为高强混凝土结构的设计和构建提供参考依据。
三、试验方案1.试件制备本试验采用标准的两层六柱高强混凝土节点，节点的尺寸为300mm×300mm×300mm，其中柱子的截面尺寸为200mm×200mm，钢筋采用HRB400级别的钢筋，混凝土采用C60级别的混凝土。
2.试验方法本试验采用静力加载试验方法，按照国家标准GB/T50081-2002的要求进行试验。
试验采用双向水平加载和垂直加载的方式，加载速率为0.05mm/min。
3.试验参数本试验主要考察以下参数：（1）节点的截面形式：采用T形节点和十字形节点两种形式。
（2）钢筋配筋率：采用不同的钢筋配筋率，包括1%、1.5%、2%三种配筋率。
（3）混凝土强度等级：采用不同的混凝土强度等级，包括C50、C60、C70三种等级。
四、试验结果1.节点承载力和滞回曲线经过试验测试，得到了不同参数下节点的承载力和滞回曲线。
如下表所示：节点截面形式钢筋配筋率混凝土强度等级承载力（kN）滞回曲线T形节点 1% C50 90.5 图1C60 121.2 图2C70 146.3 图31.5% C50 123.6 图4C60 162.7 图5C70 196.8 图62% C50 156.8 图7C60 203.5 图8C70 246.1 图9十字形节点 1% C50 85.1 图10C60 115.2 图11C70 140.1 图121.5% C50 116.3 图13C60 153.4 图14C70 186.2 图152% C50 147.6 图16C60 190.5 图17C70 230.3 图182.节点破坏形式经过试验观察，不同参数下节点的破坏形式也有所不同。
穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构抗震性能研究
穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构抗震性能研究穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构抗震性能研究摘要：随着建筑技术的不断发展，钢结构在建筑领域得到广泛应用。
而地震是一种常见的自然灾害，对建筑结构的安全性提出了严格的要求。
为了提高钢结构建筑的抗震性能，本文提出了一种新型的穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构，并进行了相关的抗震性能研究。
关键词: 穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架、钢板剪力墙、抗震性能1. 引言钢结构作为一种轻质、高强度、可靠性好的结构形式，在抗震性能方面具有明显的优势。
近年来，随着我国抗震技术的不断发展，建筑结构抗震性能的要求也越来越高。
传统的钢结构连接方式在地震力作用下容易发生破坏，因此，寻找一种更有效的连接方式成为了研究的热点。
2.穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构的设计原理穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架是一种将钢板剪力墙与钢结构框架相结合的新型结构形式。
其设计原理是在框架的端部设置穿芯螺栓外伸端板连接部分，使剪力墙和框架通过穿芯螺栓连接起来。
这种连接方式有利于增加结构的抗震稳定性，并能够吸收大部分地震力，提高结构的整体抗震性能。
同时，穿芯螺栓外伸端板连接部分的设计还能够使结构的刚度和强度得到进一步提高。
因此，这种结构形式在抗震设计中具有重要的应用前景。
3. 数值模拟分析为了验证穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构的抗震性能，本文进行了有限元数值模拟分析。
选取了一栋24层的钢结构建筑作为模拟对象，比较了传统结构和穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构在地震作用下的位移、应力和变形等参数。
结果显示，在地震力作用下，穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构具有较好的抗震性能，位移较小，应力均匀分布，变形较小。
4. 结论通过对穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构的抗震性能研究，可以得出以下结论：（1）穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构具有较好的抗震性能；（2）穿芯螺栓外伸端板连接部分能够提高结构的整体刚度和强度；（3）穿芯螺栓外伸端板连接部分组合框架—钢板剪力墙结构的抗震性能在地震力作用下明显优于传统结构。
螺栓连接加强模块间节点抗震性能研究
螺栓连接加强模块间节点抗震性能研究目录1. 内容简述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究意义 (3)1.3 国内外研究现状 (5)1.4 论文结构安排 (6)2. 螺栓连接基本原理 (7)2.1 螺栓连接分类 (8)2.2 螺栓连接工作原理 (9)2.3 螺栓连接力学性能分析 (11)3. 节点抗震性能概述 (11)3.1 抗震设计概念 (12)3.2 节点抗震性能评估 (13)3.3 抗震性能影响因素 (15)4. 螺栓连接加强模块间节点抗震性能提升策略 (16)4.1 材料选择与品质控制 (17)4.2 螺栓连接设计优化 (17)4.3 附加连接加强措施 (19)4.4 节点抗震性能实验验证 (20)5. 螺栓连接加强模块间节点抗震性能试验研究 (21)5.1 试验目的与意义 (22)5.2 试验方案设计 (23)5.3 试验设备与材料 (25)5.4 试验步骤与数据处理 (26)5.5 试验结果与分析 (26)6. 螺栓连接加强模块间节点的数值模拟研究 (27)6.1 数值模拟方法概述 (28)6.2 模型建立与参数设置 (30)6.3 仿真分析与结果验证 (30)6.4 结论与建议 (32)7. 结论与建议 (33)7.1 研究结论 (34)7.2 对未来研究的建议 (35)1. 内容简述随着建筑行业的飞速发展，工程结构的复杂性和规模不断增大，节点的连接性能直接影响到整个结构的稳定性和安全性。
特别是在地震频发的地区，节点连接的抗震性能成为评价结构性能的重要指标之一。
因此，对螺栓连接加强模块间节点的抗震性能研究具有重要的现实意义和工程应用价值。
本研究旨在通过理论分析和实验研究，探究螺栓连接加强模块间节点的抗震性能。
主要内容包括：本研究将采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法。
首先，通过理论分析和文献调研，明确研究问题和研究方向；其次，建立螺栓连接节点的数值模型，进行模拟分析；通过实验研究验证模拟结果的可靠性，并在此基础上进行参数分析和优化设计。
钢管混凝土框架结构抗震性能
第41卷第10期2009年10月哈尔滨工业大学学报JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYVol.41No.10Oct.2009钢管混凝土框架结构抗震性能杜国锋1，徐礼华2，许成祥1，凡红2（1.长江大学城市建设学院，湖北荆州434023，gfd －1125@ ；2.武汉大学土木建筑工程学院，武汉430072）摘要：为了解钢管混凝土框架结构抗震性能，推广在地震区的应用，进行了八层钢管混凝土柱－H 钢梁框架结构模型振动台试验和有限元模拟分析，研究了结构在El －Centro 波、天津波（N －S ）和武汉人工地震波激励下的最大地震作用、层间剪力、应变和位移反应.试验结果与数值模拟结果符合较好，结构位移受低阶振型影响较大，结构变形呈弯剪型，随着地震波峰值加速度增大，高阶振型主导作用加强.研究表明，钢管混凝土框架结构具有较好的抗震性能，ANSYS8.1可以较好地模拟钢管混凝土框架结构地震反应.关键词：钢管混凝土；振动台；有限元分析；地震反应中图分类号：TU317文献标识码：A 文章编号：0367－6234（2009）10－0123－06Seismic resistance behavior of CFST frame structureDU Guo-feng 1，XU Li-hua 2，XU Cheng-xiang 1，FAN Hong 2（1.School of Urban Construction ，Yangtze University ，Jingzhou 434023，China ，gfd －1125@ ；2.School of Civil Engineering ，Wuhan University ，Wuhan 430072，China ）Abstract ：In order to analyze the seismic behavior of tubular frame of concrete filled steel and popularize this type of structure in seismic areas ，shaking table test and finite element analysis were carried out on an eight －story concrete filled steel tube （CFST ）column frame model structure.The model responses of the largest earthquake force ，story shear force ，deformation and strain under different earthquake waves （El －Centro wave ，Tianjin wave and Wuhan artificial wave ）were measured.The experimental data agree well with those of ANSYS.The deformation of this structure presents a shear －flexural type ，and the low mode has a great influ-ence on the displacement of structure ，while the high mode plays a leading role with the increasing accelera-tion of the peak value of earthquake wave.It is indicated that the CFST column frame has a good seismic be-havior ，and ANSYS8.1can simulate the seismic responses of this structure well.Key words ：oncrete filled steel tube ；shaking table ；finite element analysis ；earthquake response 收稿日期：2006－03－27.基金项目：湖北省教育厅科学研究计划资助项目（Q20091210）.作者简介：杜国锋（1975—），男，博士，讲师；徐礼华（1962—），女，教授，博士，博士生导师.钢管混凝土结构在高层建筑、工业厂房、桥梁等工程中的广泛应用推动了研究的不断发展［1］，目前，对钢管混凝土结构构件的研究已较为成熟，对钢管混凝土柱节点的研究正逐步深入，但对钢管混凝土框架结构体系的研究还不多［2］，尤其是对结构体系抗震性能的研究比较少，这在一定程度上限制了该结构的应用和推广，尤其是在地震区的应用，基于这一现状，本文根据现行GB50017－2003《钢结构设计规范》、GB50011－2001《建筑抗震设计规范》、CECS159：2004《矩形钢管混凝土技术规程》等规定，设计制作了圆钢管混凝土柱－H 钢梁框架结构模型，采取模拟地震振动台试验和运用有限元软件ANSYS 进行数值模拟相结合的方法，分析了结构在不同地震波激励下的地震反应和抗震性能.1试验设计1.1相似常数的确定模型试验结果的可信度与模型大小有直接关系，模型尺寸越大，试验结果就越可信.在试验条件允许的情况下，应尽可能采用大结构尺寸的试验模型.本文试验模型源于某实际工程中的一计算单元，综合考虑武汉大学土木建筑工程学院振动实验室振动台的台面承载力和试验可操作性，最后确定模型的几何相似常数为1/10，根据量纲分析理论［3］推导了模型与原型的主要相似关系，见表1.表1模型与原型的相似关系相似系数长度密度弹性模量线刚度时间频率质量加速度相似关系式S l S ρS E =S σS k =S E S l S t =（S m /S K ）1/2S f =1/S tS m =S ρS 3l S a =S l /S 2t数值1/10111/101/10101/1000101.2模型制作选用C30小粒径碎石混凝土、Φ68ˑ3钢管和Η40ˑ45ˑ2.5ˑ3焊接钢梁，按几何相似比设计制作一榀单跨、两开间、八层圆钢管混凝土柱－H 钢梁框架结构模型，钢梁和钢管之间的连接采用外加强环式节点，采用加劲肋板式柱脚，楼板采用20mm 现浇C20混凝土板，楼板中的钢筋用Φ2.2镀锌铁丝模拟.试验模型层高0.35m ，两开间及进深均为0.60m ，试验模型每层附加质量56kg ，模型总质量760kg.在模型制作过程中采集了试样，实测了钢材和混凝土的力学性能指标.钢管内混凝土的立方体抗压强度平均值为38.65MPa ，楼板混凝土的立方体抗压强度平均值为23.28MPa ；钢管钢材的屈服强度平均值为286.55MPa ，钢梁钢材的屈服强度平均值为285.36MPa ，加强环板钢材的屈服强度平均值为288.48MPa ，镀锌铁丝的屈服强度平均值为281.72MPa.1.3测点布置试验以结构刚度较小的AB 跨方向（y 向）为测试方向，主要测试结构的位移、加速度和梁端、柱端的动应变，观察柱顶核心混凝土和钢管间裂缝的发生和开展过程，观测梁端、柱端的屈服（破坏）情况，位移计和加速度计布置见图1，位移计所测数据为结构相应层的y 方向绝对位移；加速度计所测数据为结构各层y 方向绝对加速度；考虑采集仪器通道限制，应变片主要布置在结构底层、一层、二层、七层、八层中柱上下端和②轴线各层梁端，共计24片.加速度计位移计加速度计位移计振动台123A B图1加速度计和位移计布置图1.4地震波的选用与输入采用时程分析法对结构进行地震反应分析时，需要选用不少于二组实际记录地震波和一组人工模拟地震波，为反映不同频谱特性地震波对钢管混凝土框架结构地震反应的影响，试验选定三种地震波输入，即El －Centro （1940，N －S ）地震波、天津波（N －S ）和武汉人工地震波［4］.根据时间相似常数，将原始地震波沿时间轴压缩为原波的1/10.由于振动台只能模拟一维地震作用，因此，试验只沿结构y 向输入地震波，试验工况及实测台面的加速度峰值如表2所示.表2试验工况及实测加速度峰值·421·哈尔滨工业大学学报第41卷2试验结果与分析2.1动力特性动力特性是结构本身的固有特性，结构地震反应是由结构动力特性和地面运动性质决定的.将白噪声信号输入振动台，通过对白噪声扫描中得到的结构模型加速度反应进行频谱分析，可以得到模型结构的动力特性，本文利用UT3216F 数据采集和分析系统对结构y 向白噪声扫描结果进300-30040.080.0120.0频率/Hz白噪声/d B9.0628.638.5254.9575.89图2振前白噪声扫描功率谱分析曲线行处理.图2为震前对模型进行白噪声扫描，得到的功率谱分析曲线和结构y 向前5阶频率.2.2最大地震作用设第i 层集中质量为m i ，地震作用下相对地面的加速度反应为㊆xi （t ），地面运动加速度为㊆x g （t ），则该层所受的最大地震作用为F i max =m i ［|㊆x i （t ）+㊆x g （t ）|max］.（1）根据式（1）计算出各工况下的最大地震作用，沿结构各层的分布如图3 5所示.分析图形曲线，可得出以下几点结论：（1）在弹性阶段，楼层最大地震作用计算采用倒三角分布形式是可行的；（2）不同地震波对结构的地震作用不同，El －Cen-tro 波地震作用明显高于武汉人工波和天津波（N －S ）；（3）随着地震波峰值加速度增大，结构最大地震作用曲线弯曲加剧，与结构三阶振型相似，可见随着地震波峰值加速度增大，高阶振型主导作用逐渐加强.图5天津波（N-S ）不同工况激励下结构各层最大地震作用分布曲线8765432100.27g 0.50g 0.71g 0.96g100020003000最大地震作用/N楼层8765432100.23g 0.50g 0.71g 0.96g100020003000最大地震作用/N楼层8765432101000200030004000最大地震作用/N楼层图3武汉人工波不同工况激励下结构各层最大地震作用分布曲线图4El －Centro 波不同工况激励下结构各层最大地震作用分布曲线0.27g 0.50g 0.71g 0.96g2.3位移反应通过位移计测得结构各层位移时程曲线，从时程曲线中得到结构各层位移反应最大值.天津波（N －S ）和El －Centro 波不同工况下结构各层位移反应见图6、7所示；同时，将三种波激励下结构各层位移反应最大值进行对比，见图8.分析图示结果可得出以下几点结论：（1）各种地震波及其不同加速度工况作用下，结构各层位移反应值不同，结构顶层位移反应最大，其中天津波（N －S ）作用下结构顶层位移反应最大，最大值达ʃ3.84mm （结构顶层最大位移与结构高度比值为1/755，没有超过规范限值；（2）在各种地震波作用下，结构各层位移反应呈倒三角分布，地震波频谱成分对结构位移反应曲线形状影响不大，但对结构位移反应影响较大；（3）结构位移呈一边倒形式，与结构一阶振型相似，说明结构低阶振型（基频）对位移影响较大，结构变形呈弯剪型（见图6、7）.随着输入地震波峰值加速度的增加，结构层间最大位移值相应增大，不同地震波作用下，结构的层间最大位移反应值不同，表3为El －Centro 波工况10、天津波（N －S ）工况12作用下结构各层最大位移和层间相对位移.分析表中数据可得到以下几点结论：（1）El －Centro 波作用下的层间·521·第10期杜国锋，等：钢管混凝土框架结构抗震性能最大位移值最小，为0.32mm ，层间最大相对位移为1/1667（没有超过规范弹性限值）；（2）天津波（N －S ）作用下的层间最大位移值最大，为1.1mm ，层间最大相对位移为1/318（超过规范弹性限值要求，但远未达到塑性限值）；（3）层间相对位移值较小说明结构层间刚度较大.表3El －centro 波工况10、天津波（N －S ）工况12作用下结构各层最大位移和层间相对位移楼层012345678El －最大位移/mm1.141.23 1.42 1.631.73 1.812.01 2.16 2.31centro 波层间相对位移1/38891/18421/16671/35001/43751/17501/23331/2058天津波（N －S ）最大位移/mm 1.902.16 2.913.62 3.73 3.96 5.06 5.53 5.75层间相对位移1/13461/4661/4921/31811/11661/3181/7451/15902.4应变反应在地震波输入过程中，所有梁端和柱端应变测点测量的钢材应变峰值均未超过钢材屈服应变.El －centro 波加速度峰值0.96g 时，结构二层中跨梁端产生的应变最大，其值为28.9.ˑ10－6，结构底层柱下柱端产生的应变最大，应变值为8.9.ˑ10－6，其它各层中跨梁端应变反应从底层到顶层依次减小.从结构梁端柱端应变值可以看出，结构处于弹性阶段.2.5层间剪力层间剪力反应了地震内力的大小，在地面震动作用下，t 时刻第i 层的最大名义层间剪力F i （t ）max 为F i （t ）max =－∑nj =im j a j （t ）max.（2）式中：n 为结构层数，a j 为对应层j 的加速度，m j 为对应层j 的集中质量.由于式中最大地震作用不是同一时刻的值，因此这里所讲的名义最大层间剪力也不是同一时刻的值，也不等于其上各层最大地震作用之和，但可以看出最大层间剪力的变化趋势.所以基于式（2），以El －centro 波为例计算得到El －centro 波不同工况下各层名义剪力最大值，见图9；同时，将三种地震波作用下结构各层名义剪力最大值进行对比，见图10.分析图9、10，可得出以下几点结论：（1）最大层间剪力沿楼层高度分布相差不大，说明结构层间刚度比较接近；（2）最大层间剪力沿高度递减，底部剪力最大；（3）不同地震波对结构最大层间剪力值影响较大.图8El －Centro 波、天津波（N-S ）、武汉人工波激励下结构各层最大位移反应对比曲线876543210100020003000位移/mm楼层天津波武汉人工波EL 波8765432100.27g 0.50g 0.71g 0.96g246位移/mm楼层876543210.511.5位移/mm楼层0.27g 0.50g 0.71g 0.96g 图6天津波（N-S ）各种工况下结构各层最大位移反应分布曲线图7El －Centro 波各种工况下结构各层最大位移反应分布曲线3数值模拟分析运用大型有限元软件ANSYS8.1进行数值模拟计算，在有限元建模中，对钢管混凝土柱和钢梁均采用有限应变梁单元（Beam189），该单元是基于铁木辛科梁结构理论，考虑了剪切变形的影响，每个节点有·621·哈尔滨工业大学学报第41卷6个自由度，即沿x 、y 、z 坐标轴的平移和绕三轴的转动，这种单元适用于分析非线性大应变问题，支持弹性、蠕变及塑性模型，单元同一截面可以定义任意形状和不同材料，可以较好地模拟钢管混凝土框架模型；楼板采用Shell63单元模拟.本模型中假设钢管与核心混凝土之间完全粘结，大多数研究者在分析钢管混凝土结构时都采用这一假定（例如Shakir －khalil 和Zeghiche ［5］），少数研究者在钢单元和混凝土单元之间加人滑移单元（Slip －element ）［6］或间隙单元（Gap －ele-ment ）［7］来研究钢管混凝土结构，结果表明，考虑界面之间的粘结滑移性能对钢管混凝土结构的整体性能影响很小.在本文试验模型的有限元分析中，按与模型试验相同的工况输入地震波，采用APDL 参数化程序设计语言编制命令流，进行时程分析，通过加速度时程曲线计算出结构各层的最大地震作用，通过位移时程曲线计算出结构各层最大位移响应值.图11、12为El －Centro 波各工况下结构各层地震作用和位移响应曲线，图13、14为天津波（N －S ）各工况下结构各层地震作用和位移响应曲线.图11El －centro 波各种工况下结构各层最大地震作用分布曲线876543210200040006000最大地震作用/N楼层0.27g 0.50g 0.71g 0.96gEl-centro 波武汉人工波天津波765432100.27g 0.50g 0.71g 0.96g50001000015000最大地震作用/N楼层76543210最大地震作用/N楼层50001000015000图9El －Centro 波各种工况下结构各层名义剪力最大值分布曲线图10El －centro 波、天津波（N-S ）、武汉人工波激励下结构各层名义剪力最大值对比曲线876543210246位移/mm楼层8765432100.27g 0.50g 0.71g 0.96g 123位移/mm楼层876543210最大地震作用/N楼层2000400060000.27g 0.50g 0.71g 0.96g0.27g 0.50g 0.71g 0.96g图14天津波（N-S ）各种工况下结构各层最大位移分布曲线图12El －Centro 波各种工况下结构各层最大位移分布曲线图13天津波（N-S ）各种工况下结构各层最大地震作用分布曲线4数值模拟结果与试验结果对比分析将ANSYS 数值模拟结果与试验结果进行了对比分析，图15、16为El －Centro 波、天津波（N －S ）加速度峰值0.96g 时结构最大地震作用的数值模拟结果和试验结果对比曲线.图17、18为El －Cen-·721·第10期杜国锋，等：钢管混凝土框架结构抗震性能tro 波、天津波（N －S ）加速度峰值0.96g 时结构位移的数值模拟结果和试验结果对比曲线.876543210200040006000楼层试验结果数值结果876543210200040006000最大地震作用/N楼层试验结果数值结果876543210123位移/mm楼层试验结果数值结果最大地震作用/N图17El －Centro 波工况10时结构各层最大位移数值结果与试验结果对比曲线图15El －centro 波工况10时结构各层最大地震作用数值结果与试验结果对比曲线图16天津波（N-S ）工况12时结构各层最大地震作用数值结果与试验结果对比曲线位移/mm876543210试验结果数值结果246楼层图18天津波（N-S ）工况12时结构各层最大位移数值结果与试验结果对比曲线从对比曲线中可以看到：（1）ANSYS8.1计算得到的数值模拟结果与试验结果符合较好，尤其是位移曲线；（2）结构最大地震作用的数值模拟结果与试验结果存在一定差别，主要原因在于加速度计安装方向很难保证与结构振动方向完全一致，对测量结果有一定影响，但试验曲线能够反应结构各层的地震作用分布；（3）有限元数值模拟能比较客观地反应结构的地震反应，为工程设计提供依据.5结论1）位移受低阶振型影响较大，沿结构高度呈倒三角形分布，结构变形为弯剪型.在最大地震作用下，模型的总位移角值和层间位移角值未超过规范弹性限值（天津波除外），说明结构抗震性能较好.2）结构最大地震作用和层间剪力受地震波频谱的影响较大，随着地震波峰值加速度增大，高阶振型主导作用加强.3）ANSYS8.1的数值模拟结果与试验结果符合较好，说明ANSYS8.1可以用于圆钢管混凝土柱－H 钢梁框架结构地震反应模拟.参考文献：［1］钟善桐.钢管混凝土结构在我国的应用和发展［J ］.建筑技术.2001，32（2）：80－82.［2］韩林海.钢管混凝土结构的特点及发展［J ］.工业建筑.1998，28（10）：1－5.［3］姚谦峰.土木工程结构试验［M ］.北京.中国建筑工业出版社.2001.［4］周友.框筒结构－桩筏基础－土相互作用体系地震反应分析［D ］.武汉：武汉大学.2003.［5］SHAKIR-KHALIL H ，ZEGHICHE Z.Experimental bea-vior of concrete －filled rolled rectangular hollow section columns ［J ］.The Struct Engr ，1989，67：345－353.［6］HAJJAR J F ，SCHILLER P H ，MOLODANA.A distrib-uted plasticity model for concrete-filled steel tube beam 一columns with interlayer slip ［J ］.Engineering Struc-tures ，1998，20（3）：663－676.［7］余勇，吕西林.方钢管混凝土柱的三维非线性分析［J ］.地震工程与工程振动.1999，19（1）：58－63.（编辑姚向红）·821·哈尔滨工业大学学报第41卷。
装配整体式型钢混凝土框架节点抗震性能研究_李忠献
文章编号:1000-6869(2005)04-0032-07装配整体式型钢混凝土框架节点抗震性能研究李忠献,张雪松,丁 阳(天津大学建筑工程学院,天津300072)摘要:本文通过对2组、每组2个足尺节点试件的低周反复荷载试验和分析,研究了装配整体式型钢混凝土框架节点的抗震性能,其中第一组试件为按“弱节点”设计的中节点,第二组试件为按“强节点”设计的边节点,且对第二组的1个试件的节点核心区附近梁端工字钢的上、下翼缘采取狗骨形削弱的构造措施。
试验结果表明:4个节点试件的位移延性系数为511～7127,均符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,4个试件的等效粘滞阻尼系数为0119～0134,耗能能力强。
理论分析表明:在相同轴压比的条件下,两组试件均有较好的延性,且第二组试件的耗能能力明显高于第一组试件;对节点附近梁端工字钢翼缘采取狗骨形削弱,能够将框架梁的塑性铰从梁端根部转移到削弱部位,从而有效地提高节点的抗震性能。
关键词:型钢混凝土;装配整体式框架;节点;狗骨形削弱;抗震性能中图分类号:T U37514 T U31711 文献标识码:ASeismic behavior of joints of prefabricated steel rein forced concrete integral frameLI Zhongxian ,ZH ANG Xues ong ,DI NG Y ang(School of Civil Engineering ,T ianjin University ,T ianjin 300072,China )Abstract :The seismic behavior of joints of the prefabricated steel reinforced concrete integral frame has been investigated based on the experiment and analysis of 2groups of full 2sized joint specimens ,under cyclic loading.Each group contains 2specimens ,in which the first group is the interior joints designed as weak connection and the second group is the exterior joints designed as strong connection ,and a specimen in the second group is treated with dog 2bone style weakening on the upper and lower flanges of the H 2type steel at the beam end near the joint core.The test results show that the ductility factors of the 4specimen joints are from 511to 7127,which meet the requirement of the ductile frame in seismic design ,and their equivalent viscous dam ping coefficients at the maximum loads are from 0119to 0134,tests indicate that the energy dissipation is quite higher.The analyzed results show that in the condition of the same axial com pression ratio ,all the 2groups specimens present better ductility ,but the capacity of energy dissipation of the second group specimens is clearly higher than that of the first group specimens.When the dog 2bone style weakening is taken on the flanges of the H 2type steel at the beam end near the joint ,the plastic hinge of the beam may be trans ferred from the root of beam end to the weakened position ,thus the seismic behavior of the joints may be im proved effectively.K eyw ords :steel rein forced concrete ;prefabricated integral frame ;joints ;dog 2bone style weakening ;seismic behavior基金项目:国家杰出青年科学基金资助项目(50425824)。
螺栓连接节点梁柱子结构抗冲击性能研究的开题报告
螺栓连接节点梁柱子结构抗冲击性能研究的开题报告一、研究背景和意义螺栓连接节点是钢结构中常用的连接形式，其抗弯、抗剪等性能得到广泛认可。
然而，在极端情况下，如发生地震等自然灾害或爆炸等人为因素，节点的抗冲击性能就显得尤为重要。
因此，对螺栓连接节点在冲击载荷作用下的性能进行研究具有重要的现实意义。
二、研究内容和目的本研究的主要内容是通过实验分析螺栓连接节点的抗冲击性能。
具体来说，将分别采用传统的螺栓连接方式和新型的防爆连接方式，制作节点样板，并在冲击试验机中对其进行单向冲击、双向冲击和交错冲击的测试，以比较两种连接方式的抗冲击性能。
目的是探究不同连接方式在冲击载荷下的应变-应力关系、变形及变形回复能力等性能指标，为节点设计提供科学依据。
三、研究方法和技术路线本研究采用实验研究和数值模拟相结合的方法。
具体技术路线如下：1、设计螺栓连接节点样板，分别采用传统的螺栓连接方式和新型的防爆连接方式。
2、利用有限元软件进行模拟分析，模拟不同连接方式在冲击载荷下的受力状态。
3、使用冲击试验机对两种样板进行单向冲击、双向冲击和交错冲击的试验，测量节点的应变、应力等关键参数，记录节点变形及变形回复过程。
4、根据实验与数值模拟结果，分析两种连接方式的抗冲击性能，比较其应变-应力关系、变形及变形回复能力等性能指标，并进一步探究其主要影响因素。
四、预期成果本研究预期可获得以下成果：1、通过实验及数值模拟，探究不同连接方式在冲击载荷下的应变-应力关系、变形及变形回复能力等性能指标，比较其抗冲击性能。
2、发现节点连接方式对其抗冲击性能的影响因素，为节点设计提供科学依据。
3、为进一步改善钢结构节点的抗冲击性能提供理论基础和实验依据。
五、研究难点和解决措施1、如何准确模拟节点在冲击载荷下的受力状态？解决措施：采用有限元软件对节点进行数值模拟，尽量减小误差并优化模型，提高模拟结果的可靠性。
2、如何实现装配、测量、测试等环节的精度和统一性？解决措施：制定标准操作规程、严格控制每个环节的工艺流程、质量检测及分析方法，并对测试数据进行统计分析和比对。
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Vol.32 No.2 Feb. 2015
工
程
力
学 154
ENGINEERING MECHANICS
文章编号：1000-4750(2015)02-0154-09
穿芯高强螺栓-端板节点方钢管混凝土 框架抗震性能数值分析
马尤苏夫 1，王先铁 1，周清汉 1，王连坤 2
156
工
程
力
学
荷载P/kN 120 100 80 60 40 500 400 300 200 100 0 20 0 100 -200 -300 400 500 20 40 60 80 100 120
数作为控制指标，每级位移循环 3 周，当荷载下降 至峰值荷载的 85%时停止试验。
位移 /mm
Fig.3 图 2 试验加载装置 Fig.2 Test setup
材料 类型 方钢管 钢梁 端板 屈服强度 抗拉强度 弹性模量 伸长率 δ/(%) 38.29 32.65 49.98 强屈比 fu/fy 1.32 1.47 1.38 fy/(N·mm2) fu/(N·mm2) E/(N·mm2) 383 295 297 505 434 410 197000 197000 204000
[2] [1]
土前，在钢管壁螺栓孔内穿入 Φ32PVC 管，使螺栓 与混凝土分离，并防止混凝土从螺栓孔中流出。钢 材的材性试验结果如表 1 所示，实测混凝土立方体 平均抗压强度为 44MPa。
工字钢20a 工字钢20a
工字钢20a
工字钢20a
2000
2000
(a) 试件几何尺寸
50 40 200 405050 30
Abstract:
This study is based on the experimental results of a two-story two-bay composite frame under cyclic
loading, built to study the seismic behavior of square concrete-filled steel tube frame with through bolt-end plate joints. The nonlinear numerical analysis was conducted using the finite element software (FES) ABAQUS to analyze the failure mechanism, ductility, energy dissipation and connection behavior of this structure. Before maximum load, reasonable agreement was observed between the analysis results and experimental ones. Considering different parameters, including axial compression ratios, the thickness of end plates, beam stiffeners, and the pre-tension of high strength bolts, the mechanical performance of frames was investigated. The results show that the hysteresis curves of the frame are stable, and the frame has excellent ductility and energy dissipation capacity. The joints have no plastic deformation during the loading procedure. When the axial compression ratio is low, the failure mechanism of frame is acceptable. Increasing the thickness of the end plates and providing beam stiffeners increase the stiffness and ultimate load, and postpone the decrease of stiffness. The pre-tensioning of high strength bolts has no influence on the behavior of frame. Key words: square concrete-filled steel tube frame; through bolt-end plate joint; nonlinear finite element analysis; seismic behavior; parameter analysis
NUMERICAL ANALYSIS OF THE SEISMIC BEHAVIOR OF A SQUARE CONCRETE-FILLED STEEL TUBE FRAME WITH THROUGH BOLT-END PLATE JOINTS
MA Yousufu1 , WANG Xian-tie1 , ZHOU Qing-han1 , WANG Lian-kun2
1 试验概况
1.1 试件设计 根据已有工程的框架尺寸，设计了缩尺比例 1∶3 的两层两跨试验试件。 试件具体尺寸如图 1 所 示。试件层高 1350mm，每跨 2000mm。钢梁采用 I20a 热轧普通工字钢， 穿芯高强螺栓-端板节点的端 板厚 18mm，方钢管柱为□200×6 直焊缝钢管，钢材 材性均为 Q235B，钢管内填 C40 混凝土。连接节点 所用穿芯螺栓选用 8.8 级 M24 高强螺栓。 浇筑混凝
图 3 荷载-顶点位移滞回曲线 Load - top displacement hysteresis curve
2.2 试验过程 框架试件的屈服位移 Δy=17.38mm。进入 2Δy 循环后，一层钢梁与左柱相连的一端翼缘轻微屈 曲，中柱柱脚钢管发生轻微鼓曲。随着循环位移的 增大，上述位置的屈曲逐渐严重，同时二层梁端翼 缘逐渐屈曲。3Δy 第一周循环，一层梁端首先形成 塑性铰，随后中柱柱脚形成塑性铰。此时，框架内 力重分布导致二层梁端弯矩增大，在随后的循环加 载中，二层框架梁发生严重的弯扭屈曲。在 5Δy 第 一周反向循环加载时，二层左侧钢梁端板焊缝撕 裂，荷载下降至峰值荷载的 65%，试验终止。试件 破坏形态如图 4 所示。梁端塑性铰位于离端板约一 倍 梁 高 处 ，柱 脚 塑 性 铰位 于 柱 脚 加劲 肋 上 部 约 50mm 处。试件破坏时，框架所有梁柱节点均未发 生塑性变形， 表明穿芯高强螺栓-端板节点抗震性能 良好，满足“强节点，弱构件”的抗震设防要求。
(1. 西安建筑科技大学土木工程学院，西安 710055；2. 五邑大学土木与建筑学院，江门 529020 )
摘
要： 为研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土框架的抗震性能， 基于一榀两层两跨方钢管混凝土框
架的拟静力试验研究结果，利用有限元软件 ABAQUS 对试验试件进行了非线性数值分析。研究框架的破坏机制、 延性、耗能能力及节点性能。在峰值荷载前，数值分析结果与试验结果吻合较好。对轴压比、节点端板厚度、加 劲肋厚度以及高强螺栓预拉力等因素进行了分析。结果表明，框架滞回曲线饱满，具有良好的延性和耗能能力， 节点在加载过程中未产生塑性变形。当框架柱的轴压比较小时，可形成理想的梁铰破坏机制。增大端板厚度和设 置梁端加劲肋可提高结构的刚度与承载力， 使框架刚度的退化趋于平缓。 高强螺栓预拉力对框架性能无显著影响。 关键词：方钢管混凝土框架；穿芯高强螺栓-端板节点；非线性有限元分析；抗震性能；参数分析 中图分类号：TU398 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.09.0815
(1. School of Civil Engineering, Xi’an University of Architecture & Technology, Xi’an 710055, China； 2. School of Civil Engineering and Architecture, Wuyi University, Jiangmen 529020, China)
(b) 梁柱节点 (c) 1-1 剖面 图 1 两层两跨方钢管混凝土框架 /mm Fig.1 Two-story two-bay square concrete-filled steel tube frame 表 1 钢材的力学性能 Table 1 Mechanical properties of st55
随着高层、超高层建筑的不断增多，钢管混凝 土结构逐渐得到广泛的应用 。钢管混凝土承载力 高，延性好，施工方便，具有良好的经济性。近年 来国内外专家学者对钢管混凝土的研究已由构件、 节点性能转向对钢管混凝土结构整体性能的分析。 Herrera 等 对一榀采用 T 型连接节点的 4 层 4 跨方钢管混凝土平面框架进行了拟动力试验研究。 Tsai 等[3]对设置了防屈曲支撑的 2 层 2 跨钢管混凝 土平面框架进行了拟动力试验，并采用 OpenSEES 进行了动力时程分析。Tort 等[4]提出了一种考虑了 钢与混凝土界面滑移作用的塑性纤维有限元方法， 采用该方法对 74 个方钢管混凝土组合框架试验试 件进行了单调、滞回及动力荷载作用下的非线性数 值分析。聂建国等[5]对 2 榀带楼板方钢管混凝土框 架进行了拟静力试验研究，结果表明，楼板与钢梁 的组合作用能够提高结构的刚度和耗能能力。王文 达等[6]对一榀 10 层钢管混凝土组合框架进行了弹 塑性时程分析，研究了远场地震作用下组合框架的 动力反应。安钰丰等 [7]利用有限元软件 ABAQUS 对一榀 9 层 4 跨圆钢管混凝土框架进行了基于拆除 法的倒塌分析，结果表明，节点是防倒塌设计的关 键部位。综上所述，采用钢管混凝土作为竖向承重 构件的组合框架具有较高的承载力和刚度，以及良 好的延性和耗能能力。 本课题组前期对采用穿芯高强螺栓-端板节点 的单层单跨方钢管混凝土-钢梁平面框架进行了研 究[8]。穿芯高强螺栓-端板节点强度高、刚度大、安 装方便，螺栓连接易于确保施工质量。本文在前期 研究的基础上，进行了一榀两层两跨穿芯高强螺 栓-端板节点方钢管混凝土-钢梁平面框架拟静力试 验，采用有限元软件 ABAQUS 对其进行了非线性 数值分析，研究该组合框架的抗震性能以及穿芯高 强螺栓-端板节点在结构中的性能。