钢框架梁端翼缘侧板加强型节点有限元分析
钢结构框架梁柱节点性能分析
钢结构框架梁柱节点性能分析摘要：钢结构框架梁柱节点施工是提升建筑抗震性的主要工序，因此应优化梁柱节点的质量。
本文通过概述钢结构框架梁柱节点内容，围绕有限元模型、载荷等方面研究钢结构框架梁柱节点性能，分析多种要素对于节点性能的影响，为优化节点质量提供参考意见，提升建筑工程整体质量，突出项目结构的抗震性能。
关键词：建筑工程；钢结构框架；梁柱节点前言：钢结构具有韧性塑性强、重量轻、制造简便的优势，该模式在建筑工程中的应用可以缩短施工周期、提升抗震性能。
其中梁、柱节点是框架关键连接位置，其性能会决定框架结构在载荷基础下的整体性。
因此，有必要深入分析钢结构框架梁柱节点的实际性能，实现构件和节点的标准化设计，优化节点性能。
1钢结构框架梁柱节点概述1.1刚性连接模式其一，全焊连接。
借助融透的方式焊接梁上下翼，通过双面胶焊接腹板。
上述连接模式对于焊接技术要求较高，若操作失误会导致应力集中，对施工结构受到影响。
其二，全栓焊接。
借助T型钢，使用高强螺栓连接梁翼和柱翼，不会产生三向应力和残余应力。
其三，混合连接。
该模式包含两方面内容：一方面是利用融透焊接梁上下翼，并通过大刚度角钢连接高强螺栓，借助剪力板连接柱翼和高强螺栓。
多层钢结构中主要利用刚性连接梁柱，通过柱贯通方式连接框架柱和梁。
针对抗震部分，应确保梁翼缘厚度和加劲肋相同。
若属于非抗震区域，加劲肋的厚度应≥梁翼缘厚度的1/2，满足板件的实际宽厚比值，防止连接节点受到破坏。
1.2柔性连接模式柔性连接又称为铰接连接，在梁侧无线位移，不过可以进行自由的转动。
该模式包含承托、端板以及角钢三方面。
其中，角钢主要连接柱和梁腹板，可以借助连接板替代角钢。
端板连接模式和角钢相同，但不可替代。
利用承托连接模式连接柱的腹板时，主要将厚板当作承托构件，防止柱腹板弯矩较大，确保偏心力矩传输至柱翼位置。
2钢结构框架梁柱节点性能研究2.1构建有限元模型本课题主要借助有限元软件，依据相关学者关于连接节点的研究内容，构建建筑工程中钢框架梁的非线性节点有限元模型，分析其中力学性能的差异性，为后续工程梁柱节点连接模式提供新思路[1]。
单调荷载作用下梁柱强轴翼缘扩大式连接节点的有限元分析
单调荷载作用下梁柱强轴翼缘扩大式连接节点的有限元分析摘要：梁翼缘扩大式梁柱连接形式能够很好的使塑性铰外移，从而提高建筑结构整体的可靠度,是现代建筑连接形式的趋势。
本文采用ABAQUS软件对梁翼缘扩大式节点在单调荷载作用下的受力性能进行分析，分别考虑节点域加劲肋、轴压比的影响，设计出6个试件，探讨这些影响因素对节点受力的影响。
关键词：梁柱强轴节点；扩大式连接；非线性梁柱节点作为钢结构重要的连接组成部分，应按照“强节点弱构件”的设计理念进行设计，其强度、刚度等对结构的整体性能有重要的影响。
节点出自于建筑结构中，其受力性能对三维空间体系的结构有重要影响。
由于众多因素对于建筑整体的影响比较复杂，在不加以分析的情况下直接对节点连接进行试验是比较浪费人力财力的行为。
因此采用有限元对节点形式进行分析是现代研究的主要形式，从而得出各种影响因素对节点影响的程度。
一、有限元模型（一）、试件设计根据实际工程模型，结合PKPM重新生成设计，得到有限元的三维实体模型，见图1.图1试件构造图如图所示，梁柱均采用H型钢，其中柱截面采用HW300X300X10X15，梁截面采用HN350X175X6X9，螺栓采用10.9级M20X55高强螺栓。
在有限元分析中，分别考虑材料性能、节点域加劲肋以及轴压比对节点受力性能的影响，设计出6个试件，具体因素见表1所示。
表1 节点不同因素明细（二）、有限元模型建立模型中，梁柱的材性采用Q235钢，螺栓采用10.9级摩擦型高强螺栓。
其材性性能见表2所示。
表2材料真实应力应变模型加载及边界条件：柱顶加载柱轴力，截面平面内约束，沿柱长度方向自由；柱底可绕柱强轴方向转动，其他方向均约束；梁端自由。
模型采用C3D8I 单元，即六面体非协调模式单元，在保证精度的前提下，利于接触面的建立及分析。
文中不考虑模型的初始缺陷及焊接热影响区的作用。
梁端竖向加载，位移控制。
有限元模型见图2.图2 有限元网格划分如图3所示，模型分别采用梁柱连接有加劲肋和无加劲肋的形式。
雅RBS钢梁设置加劲肋后的梁柱节点受力性能分析
RBS钢梁设置加劲肋后的梁柱节点受力性能分析青岛理工大学工学硕士学位论文摘要本文以抗震性能良好的狗骨式节点为研究对象，考虑三种在RBS钢梁削弱区设置加劲肋的方案，制作同尺寸试件进行循环荷载作用下的拟静力试验，并进行相应的有限元分析，从而确定能改善节点承载力和耗能能力的合理方案。
为便于分析研究，将普通狗骨式节点命名为STF．0，在削弱区正中间设置一道加劲肋的狗骨式节点命名为STF．1，在削弱区三分点处设置两道加劲肋的狗骨式节点命名为STF．2．1，将削弱区起始端各设置一道加劲肋的狗骨式节点命名为STF．2．2。
本文首先明确非线性分析程序和分析方法，确定采用ABAQUS软件进行数值模拟。
通过有限元分析得到四种节点在循环荷载作用下的应力云图和最终破坏形态，分析了加载点的荷载位移滞回曲线、骨架曲线和主要的性能参数。
从应力云图可以看出，STF一2—2的承载力比STF一0有所提高，局部屈曲得以延迟，在削弱区最深处形成了塑性铰，符合狗骨式节点的塑性铰外移的意图且提高了节点的受力性能；STF一1和STF一2一l的受力情况较好，但塑性铰向柱侧偏移。
其次，采用同尺寸的4组试件进行低周循环荷载作用下的拟静力试验，得出梁端加载点荷载与位移关系的滞回曲线和关键位置的应变分析数据。
分析滞回曲线，得到四种节点的骨架曲线和主要性能参数，并将试验结果和有限元分析结果进行比照分析，结果说明：有限元分析与试验结果大致吻合，设置加劲肋的试件可以延缓局部屈曲，延迟试件破环。
综合塑性铰的位置来看，STF．2—2是最正确选择。
最后，为了探明关键部位的应力分布及其开展规律，采用ABAQUS对同样4种节点模型进行了单调荷载作用下的三维非线性有限元分析。
得出弹性阶段、弹塑性阶段的应力分布情况，并在梁柱节点的关键部位通过有限元软件路径功能，分析各个路径在弹性和弹塑性状态下的应力。
结果说明，STF一2-2可以减缓应力增大速度，并延缓局部屈曲的发生。
综上所述，STF一2．2在承载力和耗能能力上较STF．0均得到改善，而且符合塑性铰外移的根本思想。
负载下钢框架梁柱节点盖板法加固承载性能的有限元分析
塑性阶段的耗能能力所致"从而无法满足抗震设计 通过在梁端 形 成 塑 性 铰 耗 散 地 震 能 量 的 初 衷 *0 \>+ ( 而我国大量的钢结构建筑尚未经历过大震的检验" 同时目前我国对于梁柱节点的加固研究主要集中在 非负载情况下"对 于 负 载 下 梁 柱 节 点 的 加 固 研 究 还 很少"研究负载下 梁 柱 节 点 的 加 固 力 学 性 能 对 于 实
加载方式 循环加载 循环加载 循环加载 循环加载
66UTUdS; 中材料的真实应力 \应变关系按照下 630
图 86有限元模型 X(@W8 6 REI",#IL("(&II*IQI"&Q,#I*
6
$&( J 加 载 制 度 有限元分析时采用柱端固接边界条件"以模拟
实际的加载工况"本文将在梁自由端采用循环加载( 循环加载方式参照 aFa545,=>% 建筑抗震试验方法 规程& *58+ 相关规 定"采 用 位 移 控 制 加 载 方 式( 有 限 元分析同样利用位移控制加载方式"采用与试验一 样的加载制 度( 其 中";Z\5 试 件 加 载 时 每 级 位 移 增量 D h044"递增至 8D h344"循 环 3 次#此 后 每 级 位
$J有限元模型 $&$ J 节 点 构 造 及 几 何 参 数
为了能够使塑性区出现在梁端截面上"采用了抗 震设计 的 - 强 柱 弱 梁. 设 计 原 则"梁’柱 均 采 用 d809 焊 接 c 型 钢" 其 中" 柱 截 面 尺 寸 为 094 QQ i 394 QQi53 QQ i5> QQ"梁 为 044 QQ i594 QQ i 7 QQi53 QQ"经过验 算证明)梁 柱 节 点 板 件 的 宽 厚 比均满 足 FT94451,3448 % 钢 结 构 设 计 规 范 & *1+ 和 FT94455,3445% 建筑抗震设计规范& *7+ 的 要 求( 同 时"梁柱板件的翼缘和腹板之间焊缝采用全熔透坡口 焊"焊条为 :94 型"焊 缝 等 级 为 5 级"焊 接 孔 形 状 按 FT94455,3445 规定 设 计*7+ "腹 板 采 用 0 个 54/= 级 O30 高强螺栓连接"节点图形及加载装置见图 5(
梁柱端板连接节点柱翼缘、柱腹板加强方法有限元分析
梁柱端板连接节点柱翼缘、柱腹板加强方法有限元分析杨建林;葛金明【摘要】根据"强柱弱梁"的需求,梁柱端板连接节点处柱部分的加强方式一般有设置横向加劲肋、节点域内腹板加补强板、柱翼缘外加补强板、角钢内贴柱翼缘螺栓连接、角钢外贴柱翼缘螺栓连接等方式.采用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,对这些不同形式、不同构造的钢框架梁柱端板连接进行了非线性有限元分析(FEA).通过分析比较可知:同时设置横向加劲肋与腹板补强板能够较好地限制柱子的变形,大幅度提高节点的初始刚度与强度;而角钢内贴柱翼缘栓焊连接、角钢外贴柱翼缘螺栓连接不仅能够满足建筑管线通道的需求,同时也能够提升节点初始刚度与强度,也便于弱轴采用螺栓连接.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2015(031)005【总页数】6页(P42-47)【关键词】钢结构;端板连接;有限元分析;梁柱节点;非线性【作者】杨建林;葛金明【作者单位】江苏城乡建设职业学院管理工程系,常州213147;江苏筑森建筑设计有限公司,常州213000【正文语种】中文1 引言目前不同形式的梁柱螺栓连接节点在钢框架结构中有着广泛的应用，然而螺栓连接节点的构造形式、不同类别的钢材属性以及荷载条件对节点的连接特性有着重要的影响，因此国内外存在大量的螺栓连接节点性能的研究，并针对其中的梁柱端板连接节点进行了相关的实验测试[1-3]和数值分析[4-5]。
美国北岭地震[6]与日本阪神大地震中许多梁柱焊接节点发生脆性破坏，因此对现有结构的加强成为一项重要的任务。
螺栓连接抗弯节点一般采用横向加劲肋以避免柱子翼缘处出现破坏，通常在柱子腹板处焊接两块补强板而防止节点域出现较大的剪切变形，然而两种补强方式均需要在柱子两翼缘间进行焊接。
在钢结构建筑中，柱子翼缘间的空隙往往被设置为管道或者电子设备管线的通道，然而在施加横向加劲肋后设置管道就会非常困难，同时设置横向加劲肋时需要焊接，焊接过程繁琐而会产生不可避免的焊接残余应力。
新型钢框架梁柱节点滞回性能试验研究及有限元分析_何小辉
第３３卷第６期土木建筑与环境工程Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．６２０１１年１２月Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ，Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｃ．２０１１新型钢框架梁柱节点滞回性能试验研究及有限元分析何小辉１，武振宇１，张 扬２，成 博１（１．哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨１５００９０；２．中国建筑设计研究院，北京１０００４４）摘 要：通过模型节点滞回试验研究和有限元分析，探讨了一种新型钢框架梁柱耗能节点的力学性能和耗能能力。
该节点是利用螺杆对角钢节点进行改善的半刚性节点，并基于控制结构损伤仅限于角钢和螺杆进行设计。
６个模型节点的对比实验研究表明，试验节点因角钢塑性损伤、裂缝扩展和螺杆屈曲及疲劳断裂而出现性能退化。
螺杆连接的节点转动能力和破坏模式取决于螺杆的抗疲劳断裂能力，采用良好延性螺杆的节点具有更好的耗能能力。
节点有限元模型可以较好地模拟试验节点在出现明显强度退化或螺杆断裂前的滞回性能和变形模式，验证了角钢垂直度偏差引起的预应力刚化效应、角钢塑性区分布和螺杆屈曲引起的节点性能退化。
最后，分析了这种新型梁柱耗能节点的优缺点，并提出了进一步改进节点和深入研究的建议。
关键词：新型梁柱节点；角钢；螺杆；滞回性能；试验；有限元分析中图分类号：ＴＵ３９１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４－４７６４（２０１１）０６－００７０－０９Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅＨｙｓｔｅｒｅｔｉｃ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｎｅｗ Ｓｔｅｅｌ Ｂｅａｍ－ｔｏ－Ｃｏｌｕｍｎ ＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓＨＥ Ｘｉａｏ－ｈｕｉ １，ＷＵ Ｚｈｅｎ－ｙｕ１，ＺＨＡＮＧ Ｙａｎｇ２，ＣＨＥＮＧ Ｂｏ１（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００９０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｈｉｎａ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｄｅｓｉｇｎ ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒｏｕｐ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｔｈｅ ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｏｆ－ｏｆ－ｃｏｎｃｅｐｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｓｔｅｅｌ ｂｅａｍ－ｔｏ－ｃｏｌｕｍｎ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｓｅｍｉ－ｒｉｇｉｄ ｏｎｅｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｔｈｒｅａｄｅｄ ｒｏｄｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ａｎｇｌｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｌｉｍｉｔ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄａｍａｇｅ ｏｎｌｙ ｔｏ ｔｈｅ ａｎｇｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｒｅａｄｅｄ ｒｏｄｓ．Ｉｔ ｉｓｆｏｕｎｄ，ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｉｘ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｔｅｓｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅ，ｔｈａｔ ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｍａｙ ｂｅ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｄａｍａｇｅ，ｃｒａｃｋ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ａｎｇｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｕｃｋｌｉｎｇ ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ ｃｒａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｄｓ．Ｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅａｄｅｄ ｒｏｄｓ ｄｅｐｅｎｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｎｔｉ－ｆａｔｉｇｕｅ ｃｒａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｄｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｔｔｅｒｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ｔｈｅ ｒｏｄｓ ｈａｖｅ，ｔｈｅ ｂｅｔｔｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｐｒｉｏｒ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｒ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｄｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｗｅｌｌ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｆｒｏｍ ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ａｎｇｌｅｓ，ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｇｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｒｏｄ ｂｕｃｋｌｉｎｇ ｗｅｒｅ ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＦＥＡ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆ ｓｕｃｈ ｎｅｗ ｂｅａｍ－ｔｏ－ｃｏｌｕｍｎ ｄｉｓｓｉｐａｔｉｖｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｎ－ｄｅｐｔｈ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｍａｄｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｅｗ ｂｅａｍ－ｔｏ－ｃｏｌｕｍｎ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ；ａｎｇｌｅ；ｔｈｒｅａｄｅｄ ｒｏｄ；ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ＦＥＡ收稿日期：２０１１－０４－１８基金项目：国家科技支撑计划（２００６ＢＡＪ０１Ｂ０２－０１－０４）作者简介：何小辉（１９８２－），男，博士生，主要从事钢结构抗震性能的研究，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｎｅｔｂｏｙｈｘｈ＠１６３．ｃｏｍ。
方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点承载力与变形的有限元分析
方钢管混凝土柱-钢梁外加强环节点承载力与变形的有限元分析摘要：目的研究方钢管混凝土柱－钢梁外加强环式节点在单调荷载作用下的破坏机理和受力性能.方法通过有限元软件ANSYS对梁柱节点进行非线性有限元分析，分析了轴压比、套箍指标等参数对节点承载力与变形的影响.结果构件最后破坏时，节点区的钢管壁产生了严重的扭曲变形，模型的实体单元遭到严重破坏.结论方钢管混凝土柱—钢梁外加强环式节点具有优良的刚度及耗能能力，且加强环的设置有效地降低了节点区的应力集中。
关键词：梁柱节点；钢管混凝土；有限元；非线性Abstract: Objective To study the CFRT column - steel beams outside to strengthen the ring node failure mechanism under monotonic loading and mechanical properties of the beam-column joints by finite element software ANSYS nonlinear finite element analysis, analysis of the axis pressure ratio, sets the hoop indicators and other parameters to the bearing capacity and deformation of the final destruction of the results of component, the nodes of the steel pipe wall to produce a serious distortion of the solid elements of the model have been seriously damaged. conclusion CFRT column -the outer steel beams to strengthen the ring node with excellent stiffness and energy dissipation capacity, and the strengthening ring setting effectively reduces the stress concentration of the node area.Keywords: beam-column joints; concrete filled steel tube; finite element; nonlinear钢管混凝土结构的基本原理是借助方钢管对核心混凝土的套箍约束作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和压缩变形能力。
循环荷载作用下钢框架梁翼缘板加强型节点受力性能
循环荷载作用下钢框架梁翼缘板加强型节点受力性能循环荷载作用下钢框架梁翼缘板加强型节点受力性能摘要：利用ANSYS建立了6个足尺模型试件，通过改变翼缘板的长度和厚度，研究对其滞回性能的影响。
研究结果表明：翼缘板长度越长，厚度越厚，塑性铰外移现象越显著；加强板的尺寸越小，连接节点的延性、滞回性能越好；建议翼缘加强板长度的取值范围为(0.5-0.8)梁高；翼缘加强板最小厚度的取值为(1.1-1.4)梁翼缘厚；矩形板式加强型节点的滞同性能、耗能能力明显优于梯形板式加强型节点。
关键词：足尺试件；塑性铰；翼缘板加强型节点Abstract: The use of ANSYS established 6 full-scale specimens, by changing the length and the thickness of the flange, influence on the hysteretic performance. The results show that: the flange length is longer, thicker, plastic hinge phenomenon becomes more obvious; strengthen the board size is smaller, ductility, hysteretic connection back to better performance; suggestion flange reinforced range of plate length is (0.5-0.8) beam flange plate; strengthen the value of the minimum thickness for (1.1-1.4) beam flange thickness; rectangular plate reinforced hysteretic energy dissipation capacity with performance, significantly better than the trapezoidal plate reinforced joints.Key words: full-scale specimen; plastic hinge; flange reinforced joints中图分类号：G267文献标识码：A文章编号：0 前言在美国北岭地震和日本阪神地震后发现以栓焊连接为主的常规钢框架连接形式在梁柱连接处发生了大范围的脆性破坏。
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
框架结构梁端截面有效翼缘宽度的有限元分析
结构牢固， 用寿命长 ， 使 适合大规 模工业化 施工 ， 效率较 高 ， 工程
而根 据 国 内地 震 后 大 量 框 架 结 构 的 破 坏 现 象 ， 以 表 明 ： 果 在 可 如
一
钢筋本构关系采用强化 的二折线模型 ， 刚度退化 。折线第 无 上升段 的斜率为钢筋本身的弹性模量 Ｅ ， 第二上升段钢筋强化
本 文 中选 用 的 混 凝 土 本构 关 系 采 用 Ｇ ０ １－０ ２混凝 土 结 关联 多硬化塑性和各 向同性损 伤弹性相 结合的方式描述 了混凝 Ｂ５００２０
２２ 钢 筋本构 关 系 ．
收 稿 日期 ：０ １０ －５ ２ １ － ２２
作者简介： 邓言付 （ ９ ６ ， 苏州科技 学院土木 工程学 院硕 士研 究生 ， 苏 苏州 １８ －） 男， 江
２ ５ １ １０ １
爹７ １ 年６ ｌ ７
４ １ 试件 分析情 况 ．
邓 付框 结 梁 截 有 翼 宽 的 限 分 言 ：架 构 端 面 效 缘 度 有 元 析
・５ ４・
４ 现浇 钢筋 混凝 土框架 结构 的非 线性 有 限元分 析
本文利用大型非线 性有 限元软 件 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ进 行 计 算 的模 型 取 自文献 ［ ］ 混 凝 土 强 度 等 级 为 Ｃ ０ 框 架 梁 柱 纵 向 受 力 钢 筋 ３。 ２， 为 Ｈ Ｂ ３ 、 筋 为 Ｈ Ｂ ３ ， 筋 混 凝 土 框 架 结 构 的 截 面 尺 寸 及 Ｒ ３５箍 Ｐ ２５钢 详 细参 数 分别 见 图 ２ 表 １ ， 。
此段 ．１ 质量较好 ， 另外还 适用 于大开问 ， 而且房 间 内可 以 自由分 隔。然 段 ， 弹 性模 量 取 ００ Ｅ 。
整浇梁板的框架 抗震设计 中 ， 没有考虑 板的作用 ， 就有 可能 出现
加强钢结构梁柱节点抗震性能方法的评述
加强钢结构梁柱节点抗震性能方法的评述摘要：提高梁柱焊接节点的抗震性能是钢结构抗震设计的重要内容之一。
为防止梁柱焊接节点在地震中出现来自焊缝的脆性破坏,设计上应注意降低节点焊缝处的应力集中,改善焊缝的受力状态,设法利用钢材的塑性储备来耗散地震能量,并根据抗震设防要求和地震作用特点选用韧性达标的焊接材料。
关键词：钢结构梁柱节点抗震性能一、引言为防止梁柱焊接节点在地震中出现来自焊缝的脆性破坏,设计上应注意降低节点焊缝处的应力集中,改善焊缝的受力状态,设法利用钢材的塑性储备来耗散地震能量,并根据抗震设防要求和地震作用特点选用韧性达标的焊接材料。
依据“小震不坏,大震不倒”的钢结构抗震设防要求,在梁柱焊接节点的设计上应体现“强柱弱梁”的设计原则,即让结构中的塑性铰出现在梁上。
“强柱弱梁”的设计原则让梁屈服在先,目的即在于利用梁的塑性变形来耗散地震能量,以保证柱和结构的安全。
为了避免塑性铰出现在韧度较差的焊接接头处，最好将梁的塑性铰位置从焊接节点区域移开，以此让结构发生延性破坏，避免脆性破坏。
塑性铰外移的方法有两种：一是在离开梁根部一定距离处将梁截面局部削弱，即“削弱型”，例如：“狗骨头”型节点【1-2】、腹板开洞型节点【3】、开长槽型节点以及焊接孔扩大型节点；另一种是将节点部位局部加强，即“加强型”，例如：翼缘加厚型节点、翼缘加宽型节点、耳板加强型节点、加劲肋加强型节点以及腋梁加强型节点。
二、“削弱型”节点狗骨式削弱型梁柱节点是最常见的一种，它是通过对梁翼缘截面局部尺寸进行合理的削弱，将塑性铰从容易产生集中应力而发生脆性破坏的焊缝处转移到钢梁上，并最终在狗骨式翼缘削弱截面形成塑性铰，从而避免梁柱节点发生脆性破坏，使材料充分耗能，达到节点优化、提高结构抗震性能的目的。
研究表明：1)狗骨式翼缘削弱型梁柱节点比普通形式节点的变形能力更强，由于狗骨式梁柱节点独特的弧形削弱结构，使其在受到往复荷载作用下，梁柱狗骨式节点表现出更好的滞回性。
新型钢结构梁柱端板加强型节点有限元分析
新型钢结构梁柱端板加强型节点有限元分析余飞;徐超【摘要】以既有的钢结构梁柱端板连接节点为基础,提出一种新型钢结构梁柱端板加强型节点,利用ANSYS有限元软件进行低周循环往复荷载作用下的数值模拟分析.通过将新型梁柱端板加强型节点与既有的梁柱端板连接节点的数值模拟结果的对比,表明该新型梁柱端板加强型节点具有更好的力学性能和抗震性能.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】4页(P70-73)【关键词】新型节点;端板加强型节点;力学性能;抗震性能;有限元分析【作者】余飞;徐超【作者单位】中天建设集团有限公司,武汉430071;武汉和创建筑工程设计有限公司, 武汉 430073【正文语种】中文【中图分类】TU3910 引言钢结构梁柱端板连接属于半刚性连接，也是钢结构装配式连接的一种，具有良好的连接性能、抗震性能、施工质量易控制、现场无需焊接、施工效率高等优点[1]。
钢结构梁柱端板连接在欧洲国家、地区的应用比较早，技术较成熟[2，3]，在我国的工程应用尚处于起步阶段，尚未推广开来。
因此，钢架构梁柱端板连接节点的研究有必要进一步深入。
文献[4]中端板连接是将梁上翼缘、下翼缘、腹板与端板均采用全焊接对接焊缝连接，然后使用高强螺栓将端板与柱连接成为一个整体，节点连接形式见图1。
考虑到全焊接连接易产生应力集中问题，同时为减少焊缝处的残余应力，使塑性铰外移，增强梁端承载能力以及节点的力学性能和抗震性能。
以此为出发点，本文提出一种新型钢结构梁柱端板加强型节点：端板仅与梁在上翼缘、下翼缘处采用全溶透对接焊缝连接；梁腹板与端板通过角钢连接，角钢长肢与梁腹板采用三面围焊，短肢与端板通过高强螺栓与柱翼缘连接，节点连接形式见图2。
结合国内外文献资料，依据我国相关规范[5-9]，设计确定了新型钢结构梁柱端板加强型节点。
1 既有的钢结构梁柱端板连接节点（既有节点）文献[4]中钢结构梁柱端板连接节点模型的基本信息：各构件尺寸见图1（a）。
梁端翼缘扩翼型节点抗震性能分析
对 容 易导致节 点 断裂发 生的 薄弱环 节 的开裂 可能性进 行 了评估 ， 通 过 引入 等 效塑性 应 变指 数 ， 从理 论 上分析 了梁端翼缘 扩 翼型 节点 的断裂机 理 。介 绍 了梁端翼缘 扩翼 型节 点扩翼 参数 的设 计方 法 。 关键 词 ： 侧板 加 强型节 点 ； 直接 扩翼 型 节点 ； 扩 翼参数 ； 等 效 塑性 应 变指数 ； 断裂特性
中图分 类号 ： Ｔ Ｕ３ ９ １ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ４ — ４ ７ ６ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ ～ ０ ０ ５ ２ — ０ ９
Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｗｉ ｄ ｅ ｎ ｅ ｄ Ｂ ｅ ａ ｍ Ｆ ｌ ａ ｎ 工 大 学 土 木 工程 学院， 山 东青 岛 ２ ６ ６ ０ ３ ３ ）
摘 要 ： 针 对梁 端翼缘 扩翼 型节 点抗震 性能 ， 在试 验研 究基础 上通 过 建立 有 限元 分析 模 型衍 生设 计
了 ２组 １ ６个试件 ， 采 用 Ａｎ ｓ ｙ ｓ 有 限元 分析方 法 深入探 讨 了梁 端翼 缘 扩 翼型 节 点 的扩 大 宽度 、 扩 大 长度 等参数 对 节点极 限荷 载 、 延性 性 能等抗 震性 能影 响 。根 据试 验及 有 限元 模拟 的试件 破 坏 结果 ，
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｏ ｆ ｗｉ ｄ ｅ ｎ ｅ ｄ ｂ ｅ ａ ｍ ｆ ｌ ａ ｎ ｇ ｅ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ，１ ６ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ｅ ｄ
钢框架侧板扩翼式节点力学性能有限元分析
ＤＯＩ：１０．１６１８５／ｊ．ｊｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．２０２０．０５．００５ｈｔｔｐ：／／ｘｂ．ｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ钢框架侧板扩翼式节点力学性能有限元分析李成华，郝万方，高亚琳，甘 泉（西安工业大学建筑工程学院，西安７１００２１）摘 要： 为防止钢框架侧板扩翼式节点梁柱连接处发生脆性破坏，通过力学形态的对比验证了模型的有效性，采用有限元软件对侧板扩翼式节点和普通型节点进行了低周循坏荷载作用下的力学性能对比分析。
结果表明：侧板扩翼式节点通过梁上下翼缘截面进行局部加强有效实现了塑性铰外移，其破坏形态、滞回性能、承载力和延性系数等力学性能优于普通型节点。
侧板扩翼式节点增强了梁柱连接处发生大变形的能力，避免了梁柱连接处发生脆性破坏。
关键词： 侧板扩翼式节点；力学性能；滞回性能；延性中图号： ＴＵ３９１ 文献标志码： Ａ文章编号： １６７３ ９９６５（２０２０）０５ ０５１３ ０５犉犻狀犻狋犲犈犾犲犿犲狀狋犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犕犲犮犺犪狀犻犮犪犾犘狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳犛狋犲犲犾犉狉犪犿犲犛犻犱犲犠犻狀犵犈狓狆犪狀狊犻狅狀犑狅犻狀狋犔犐犆犺犲狀犵犺狌犪，犎犃犗犠犪狀犳犪狀犵，犌犃犗犢犪犾犻狀，犌犃犖犙狌犪狀（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌ＆ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋： Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｅｖｅｎｔｂｒｉｔｔｌｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｓｔｅｅｌｆｒａｍｅｓｉｄｅ?ｗｉｎｇｅｘｐａｎｓｉｏｎｊｏｉｎｔａｔｔｈｅｂｅａｍ?ｃｏｌｕｍｎｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｒｏｕｇｈｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｆｏｒｃｅｓｔａｔｅｓｆｏｒｍｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ，ｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｌａｔｅｒａｌｐｌａｔｅｄｉｆｆｕｓｅｒｖａｎｅｎｏｄｅａｎｄｏｒｄｉｎａｒｙｎｏｄｅ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌｏｗｃｙｃｌｅｌｏｏｐｌｏａｄｓａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｌａｔｅｒａｌｐｌａｔｅｄｉｆｆｕｓｅｒｖａｎｅｎｏｄｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｐｌａｓｔｉｃｈｉｎｇｅｏｕｔｗａｒｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｆａｉｌｕｒｅｐａｔｔｅｒｎ，ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒ，ｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｄｕｃｔｉｌｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｒｅｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｏｒｄｉｎａｒｙｊｏｉｎｔ．Ｔｈｅｓｉｄｅｐｌａｔｅｄｉｆｆｕｓｅｒｊｏｉｎｔｃａｎｅｎｈａｎｃｅｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｌａｒｇｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｔｔｈｅｂｅａｍ?ｃｏｌｕｍｎｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄａｖｏｉｄｔｈｅｂｒｉｔｔｌｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｂｅａｍｃｏｌｕｍｎｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．犓犲狔狑狅狉犱狊： ｓｉｄｅ?ｗｉｎｇｅｘｐａｎｓｉｏｎｊｏｉｎｔ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ 美国北岭地震和日本阪神地震导致了钢框架结构大面积的连续倒塌破坏，研究发现是梁柱连接处出现了大量的脆性破坏而丧失了承载力，导致了连续倒塌的发生。
钢框架肋板加强型弱轴连接节点的有限元分析
文章编号：1000-4750(2021)Suppl-0031-08钢框架肋板加强型弱轴连接节点的有限元分析徐莹璐1,2，苏耀烜3，尚永芳3(1. 西安建筑科技大学土木工程学院，陕西，西安 710055；2. 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室，陕西，西安 710055；3. 长安大学建筑工程学院，陕西，西安 710061)摘 要：为了探讨肋板加强对于传统钢框架弱轴楔形加劲板连接的适用性，运用有限元软件ABAQUS 对钢框架肋板加强型弱轴连接节点进行循环荷载作用下的参数分析。
结果表明，肋板加强型弱轴连接节点具有良好的滞回性能，可以将梁上塑性铰外移至肋板末端，减小梁翼缘对接焊缝破坏的风险。
建议肋板长度a =l +(0.5~0.6)h b ，肋板高度b =0.4 a ，及肋板厚度t ≥1.5t bf ，其中l 为楔形加劲板的长度，h b 为钢梁截面高度，t bf 为梁翼缘厚度，且该建议参数取值适用于不同的梁柱截面，并给出了肋板加强型弱轴连接节点的设计方法。
关键词：结构工程；钢框架；肋板加强；弱轴连接；滞回性能；有限元分析中图分类号：TU391 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.06.S006FINITE ELEMENT ANALYSIS OF RIB REINFORCED WEAK-AXISCONNECTION IN STEEL FRAMEXU Ying-lu 1,2, SU Yao-xuan 3, SHANG Yong-fang3(1. School of Civil Engineering, Xi’an University of Architecture & Technology, Xi’an, Shaanxi 710055, China;2. Key Lab of Structural Engineering and Earthquake Resistance, Ministry of Education (XAUAT), Xi’an, Shaanxi 710055, China;3. School of Civil Engineering, Chang’an University, Xi’an, Shaanxi 710061, China)Abstract: In order to discuss the applicability of the rib reinforcement to the traditional weak-axis connections in steel frames, the finite element software ABAQUS was used to conduct a parametric analysis of rib reinforced weak-axis connections in a steel frame under cyclic loading. Analysis results showed that rib reinforced weak-axis connection had a good cyclic performance and could realize moving the plastic hinge to the end of ribs, and thus reducing the possibility of the fracture of beam flange but welds. It is suggested that, the rib length a =l +(0.5~0.6)h b , the rib height b =0.4 a , and the rib thickness t ≥1.5t bf , l is the length of wedge stiffener, h b is the height of the beam section, and t bf is the thickness of beam flange. The proposed parameters are applicable to different beam-column sections, and the design method for rib reinforced weak-axis connections is developed.Key words: structural engineering; steel frame; rib reinforced; weak-axis connection; cyclic performance; finiteelement analysis1994年的北岭地震之前，钢框架被认为具有很好的延性，但在北岭地震中，钢框架梁柱节点发生了大量破坏，破坏主要是集中在梁下翼缘焊缝附近。
加强型节点
概念背景：传统梁柱栓焊刚性连接节点因连接区域板材不连续及柱的强约束梁端很难形成塑性铰，虽然通过改变某些参数虽然在一定程度上提高了延性，但仍达不到对连接塑性转角的要求。
为了解决梁柱刚性连接节点在强震作用下脆性破坏的问题实现“强节点、弱构件”的设计思想，一般通过两条途径改善梁柱刚性节点的抗震性能：一是通过对梁翼缘的局部削弱（骨形节点）使梁柱连接区域焊缝附近的破坏位置外移，二是在连接区域局部加大梁截面来提高节点延性，简称加强型节点。
其共同目的都是将塑性铰从焊接节点区域移到距柱面一定距离的梁上避免塑性铰出现在韧度较差的焊接接头处，以确保构件具有足够的延性。
基本原理：加强型节点连接分为梁端加腋式节点、肋板加强式节点、板式加强型节点、扩大型节点。
此类节点的共同特征是通过加强节点使塑性铰的生成位置出现在偏离节点的梁上。
其基本思想是根据地震弯矩梯度对梁端截面进行加强，使加强后的区域截面抵抗弯矩大于弯矩需求梯度。
由于塑性铰总是在结构 M／Mu 值最大截面处首先出现因此只要使得加强段端部梁截面的 M／Mu值小于梁上其它截面处的M／Mu 值加强段端部就会形成塑性铰远离梁柱翼缘交界面如图所示。
国内外研究现状：梁端加腋式节点：梁端加腋式节点构造的特点是在梁端下翼缘处通过小梁或板对节点进行加固的同时在梁腹板和柱腹板的相应位置设置加劲肋苏明周，顾强等人进行了如下图全焊梁柱刚性连接的循环加载试验试验结果表明梁端加腋改进形式可大幅度提高连接的延性和极限承载力，其破坏形式均为梁端形成塑性铰后经历反复塑性变形而发生整体失稳。
梁端加腋式连接2003年韩国汉城大学建筑学院的 Cheo-l Ho Lee等人进行了加腋型梁柱连接节点在往复荷载作用下的抗震试验研究分析试验发现加腋型节点有效地转移了塑性铰，在缓解梁端焊缝处的应力集中、防止脆性破坏方面表现出了良好的性能。
但加腋型节点用钢量大，节点处梁翼缘中部的应力集中仍然严重且梁腋的存在也给建筑设计增加了困难。
钢架结构有限元分析
Workbench 的无缝连接，将 UG 环境中建立的 CAD 模型
直接导入 ANSYS Workbench 环境中进行有限元分析。
在 ANSYS Workbench 的 simulation 模块中，定义钢
架结构材料为碳钢，材料性
能为：弹性模量 2×105MPa，
泊 松 比 0.3， 屈 服 应 力
1 钢架结构有限元分析思路
2 有限元模型的建立
钢架结构由钢板、角钢焊接而成，起着承载外力的作
（1）建模软件和分析平台介绍
用。使用常规的设计计算方法，难以直观了解其在使用过
采用的 UG 是一套基于 Windows 平台上的参数化 3D 实
程中的变形和受力情况。随着 CAD 和 CAE 技术的不断 体 模 型 构 建 软 件 ， 有 限 元 分 析 则 是 基 于 ANSYS
235MPa， 屈 服 极 限
380MPa。 运 用 自 由 网 格 划
分技术，对所建立的几何模
型进行有限元网格划分，划
分网格后单元数为 27338，
节点数为 65165，建立的有
限元模型如图 3 所示。
图 3 钢架结构有限元模型
（3）荷载及边界条件 在 ANSYS Workbench
静强度分析环境中，零部件
Ａｂｓｔｒａｃｔ：The 3D model of steel structure is established by using UG in the computer, on the base of the circum stances of ANSYS Workbench, the stress and strain of steel structure are calculated under the applied force, the results indicate that the intensity of this steel structure is enough, thus it provides a valuable reference for design of steel structure. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：steel structure; finite element; UG; ANSYS workbench
钢结构有限元分析
摘要本文主要对某煤矿地面生产系统，一次破碎站钢结构进行有限元分析。
破碎站由受料仓与给料机和破碎平台与控制室两部分组成。
对两部分的钢结构分别进行有限元分析。
在结果中找到危险的部位进行具体的分析。
首先，建立受料仓与给料机的有限元实体模型。
计算等效的载荷，计算出钢结构在载荷下的应力和变形并分析它们的分布情况。
其次，破碎平台与控制室求解过程和上边的一样，但是破碎平台和控制室的连接是铰接，所以在建模的过程中采用耦合的方法进行处理。
最后，对两个有限元实体模型进行模态分析，分别求解出固有频率和模态振型图。
关键词有限元；钢结构；模态分析ABSTRACTThis dissertation mainly to an open coalmine ground production system, one broken to stand steel construction finite element analysis. Store -give material machine and broken platform- control room two parts make up the crush station. Finite element analysis to the steel construction of two parts comparatively. Find the dangerous part to carry on concrete analysis of the result.First of all, set up the finite element of Store -give material machine’s entity mo del. Calculate the equivalent load; solve out the stress and strain of the steel construction under the load and analysis their distribution situation.The next place, the course of solving is the same as above. But the connections of the broken platform and control room are the hinged joint, so deal with by coupling in the course of modeling.Finally, carry on mode analysis to two finite element entity models; it is solve the intrinsic frequencies and mode picture of shaking, respectively.Keyword finite element；steel construction；mode analysis目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要 (Ⅱ)1 前言 (1)1.1有限元分析方法介绍 (1)1.2大型有限元分析软件ANSYS介绍 (2)1.3主要工作 (3)2 受料仓与给料机的钢结构有限元分析 (4)2.1建立有限元模型 (4)2.2载荷等效计算 (6)2.2.1主要结构截面几何参数 (6)2.2.2实际载荷情况 (7)2.2.3实际等效计算结果 (7)2.3有限元分析结果 (10)2.3.1受料仓与给料机整体位移 (10)2.3.2分析部位图 (12)2.3.3支撑立柱结果 (13)2.2.4两根纵梁结果 (17)3 破碎平台与控制室的钢结构有限元分析 (19)3.1建立有限元模型 (19)3.2载荷等效计算 (22)3.2.1主要结构截面几何参数 (22)3.2.2破碎平台实际载荷情况 (23)3.2.3破碎平台实际等效计算结果 (24)3.3有限元分析结果 (26)3.3.1破碎平台与控制室整体位移 (26)3.3.2顶层横梁结果 (27)3.2.3破碎机支撑梁结果 (26)3.2.4破碎机立柱结果 (29)4 破碎站钢结构模态分析 (31)4.1受料仓与给料机的固有频率和振型图 (31)4.2破碎平台与控制室的固有频率和振型图 (32)参考文献 (35)致谢 (36)英文资料原文英文资料翻译1 前言1.1有限元分析方法介绍有限元分析的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
钢结构有限元分析
2受料仓与给料机的钢结构有限元分析2.1建立有限元模型如图2.1破碎站主视图和图2.2破碎机布置图，它的工作过程是：卸料卡车间歇把最大入料粒度为1500mm的煤块倒入受料仓，受料仓存储大粒度煤块。
刮板给料机把受料仓的大粒度的煤块连续的刮给破碎平台的破碎机。
破碎机把最大入料粒度为1500mm 的煤块破碎成最大排料粒度为300mm的煤块，煤块由底部的传送带传出。
图2.1破碎站主视图图2.2破碎机布置图破碎站钢结构的弹性模量E＝200000MPa，泊松比μ=0.3，质量密度ρ=7.8×10-3kg/cm3。
破碎站由支撑件H型钢和斜支撑(角钢)组成。
在结构离散化时，由于角钢和其它部位铰接，铰接是具有相同的线位移，而其角位移不同。
承受轴向力，不承受在其它方向的弯矩，相当于二力杆，所以H型钢用梁单元模拟，角钢用杆单元模拟。
破碎站是由受料仓与给料机和破碎平台与控制室两部分组成，故计算时是分别对这两部分进行的。
离散后，受料仓和给料机共686个单元，其中梁单元598 个，杆单元88个，节点总数为597个，有限元模型如图2.3和图2.4所示。
图2.3受料仓与给料机有限元模型图2.4受料仓与给料机有限元模型俯视图2.2载荷等效计算2.2.1主要结构截面几何参数破碎站主要结构采用H型钢梁，截面尺寸如图2.5所示，各截面横截面积A，截面惯性矩Iy ，Iz和极惯性矩I如下。
图2.5截面尺寸料仓及给料机支撑结构料仓及给料机六根支撑立柱(H500×400×12×20)A=215.2mm2，I y＝101947×104mm4，I z＝21340×104mm4，I＝240×104mm4料仓B－B面横梁和给料机E－E、F－F面横梁(H400×300×12×20)A=16320mm2，I y＝48026×104mm4，I z＝9005×104mm4，I＝181×104mm4料仓C－C面和D－D面横梁(H400×400×12×20)A=20320mm2，I y＝62479×104mm4，I z＝21339×104mm4，I＝234×104mm4给料机两根纵梁(H550×400×12×20)A=22120mm2，I y＝125678×104mm4，I z＝21341×104mm4，I＝243×104mm4给料机六根横梁(H400×400×12×20)A=20320mm2，I y＝62479×104mm4，I z＝21339×104mm4，I＝234×104mm4其它横梁(H400×300×12×20)A=16320mm2，I y＝48026×104mm4，I z＝9005×104mm4，I＝181×104mm4斜支撑的横截面积∠125×12：A＝2856mm2∠75×6：A＝864mm22.2.1实际载荷情况给料机自重载荷：65000kg相对应立柱梁单元局部坐标z轴的弯矩如图2.18所示，最大弯矩位于B－B面中风载作用面的立柱，底部最大弯矩0.126×108N·mm，在B－B面拉筋连结点处弯矩数值为-0.196×108N·mm，D－D面第一根水平横梁处弯矩为0.25563×108N·mm，图2.18局部坐标z轴的弯矩图对应的应力如图2.19所示，B－B面中风载作用面立柱底部应力为19.625MPa，底部连结点处应力为30.605MPa，D－D面第一根水平横梁处应力为24.024MPa。
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钢 框 架 梁 端 翼缘 侧 板 加 强 型 节 点 有 限 元 分析 ★
马 辉
（ 滨卅ｌ 学院 ， 山东 滨州 ２ ５ ６ ６ ０ ０）
摘
要： 研究 了翼缘侧板加强 型节 点的性能 ， 结合 已研 究的相关节点焊接试验 ， 采用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件建立 了模型进行分析计 算， 并与试
公式 。
合砂浆加 固梁抗 弯承 栽力试验 研究 ［ Ｊ ］ ・ 工业建 筑 ， ２ ０ ０ ７ ， ３ ７
２ ） 对钢绞线用量 影响 最大 的三 个 因素 为 ： 偏心 距 、 钢绞 线间 （ ３ ） ： １ ０ ６ － １ １ ０ ， １ １ ９ ． 距、 长细比。在工程实 际和 实验研 究 中应该 考虑 偏心 距 、 钢 绞线 ［ ５ ］ 王亚 勇， 姚 秋来 ， 巩 正光 ， 等・ 高强钢 绞线 网一 聚合 物砂浆在 间距 、 混凝土强度 、 长细 比对于 Ａ 的影 响。倒角半径 和聚合 物砂 郑成功 纪念馆加 固工程 中的应 用 ［ Ｊ ］ ・ 建 筑结构 ， ２ ０ ０ ５ （ ８ ） ：
浆抗 弯加 固的试验研 究［ Ｊ ］ ． 建筑结构 学报 ， ２ ０ ０ ５ ， ２ ６ （ ２ ） ： １ 一 ［ ８ ］ 刘伟 庆 ， 王 曙光 ， 何
善钢框架 结构的延 性 、 防止发 生节 点脆 性破 坏 、 提高 结构 的抗震
能 力 有 着 重 要 的意 义 ｊ 。
编号 梁尺寸
表 １ 试 件 尺 寸参 数
柱 尺寸 连接类型 侧板 长度 侧板 末端 宽度／ ｍ ｍ ｌ ７ Ｏ ２ ２ Ｏ ４ ０ ５ Ｏ
验结果对比 ， 研究表明 ： 翼缘侧板加强型节点在破坏形态、 滞 回性能、 承载 力、 延性 系数都具有较好的表现 ， 可 为工程应 用提供参考 。
关键词 ： 侧板加强 ， 滞回性能 ， 有限元分 析 中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ３ １ ８ 文献标识码 ： Ａ
１ 概 述
钢框架梁 柱刚性连接一直被认 为具有 良好 的抗震 性能 ， 能形
２ ． ２ 破 坏 形 态对 比
如图 ２所示 ， 由Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 分析结果与试验结果对 比可知 ， Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ
２ ７ （ ４ ） ： １ ０ — １ ５ ．
２ 有 限元模 型 与试 验验证
细 比的 影 响 。
３ 结 语
１ ） 在计算高强度钢绞线 聚合 物砂 浆加固小偏心 Ｒ Ｃ柱的钢绞
２ ． １ 有 限元 模 型
青 岛理工 大学 高鹏 ， 王燕完成 的钢框架 梁端翼 缘侧板 加强 型
。节点示 意 成塑性铰保证 节点有足够的延性 ， 避免结构 整体破坏 ０ Ｊ ， 但是经 节点受力性能 的试 验 中所采 用试 件尺寸参数见表 １ 图如 图 １ 所示 。Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ建立 非线 性有 限元 模型 与上 述试 验 中试 过美 国及 日本的地震发现 ， 在梁柱节点 处 ， 产 生很多 细小 的裂纹 ， 甚至 是柱截面的断裂破坏 ， 因此 ， 研 究节点 的抗震性 能对于 改 件尺寸参数完０ １ ４年 ５ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥ Ｃ Ｔ ＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ４ ０ Ｎｏ ． １ ５ Ｍａ ｙ ． ２ ０１ ４
文章编号 ： １ ０ ０ ９ ・ ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ４） １ ５ － ０ ０ ３ ２ — ０ ２
［ １ ］ 聂建 国， 王 寒冰 ， 张天 申， 等． 不锈钢 绞线 网一渗透 性聚合砂 ９ ． ［ ２ ］ 曹忠 民， 李爱群 ， 王 亚勇， 等． 高强钢绞线 网一 聚合 物砂 浆抗
土柱 的试验研 究［ Ｄ］ ・ 南京 ： 南京工业大 学学位论 文 ， ２ ０ ｏ ７ ・ 杰， 等・ 钢绞 线 网一 聚合 物砂浆加 固钢 筋混凝 土柱的正截面承载 力研 究［ Ｊ ］ ・ 福 州大学 学报 （自然 科 学版 ） ， ２ ０ １ ３ ， ４ １ （ ４ ） ： ４ ５ ６ － ４ ６ ２ ・
［ ３ ］ 张 蔚， 李爱群 ， 姚秋来， 等． 高强钢绞线网一聚合物砂浆抗
震加 固既有建筑砖墙体试验研 究［ Ｊ ］ ・ 建 筑结构 学报 ， ２ ０ ０ ９ ，
线配筋时 ， 当ｅ ｏ ／ ｈ ｏ ≤０ ． ３ ８时 ， 忽 略计算公 式 中 Ａ 项计 算 所得 ３ ｕ （ ４ ） ： ５ ５ ＿ ６ ｕ ‘ 的 ． 相对 于 Ａ 误差小 于 １ ０ ％， 可 以考虑 忽略 Ａ 项简化 计算 ［ ４ ］ 黄 华， 邢 国华 ， 刘伯权 ， 等・ 高强不锈钢 绞线 网一渗 透性 聚
浆厚度对结果 影响不大 ， 可 以视情 况考虑其影响 。 ４ １ － ４ ３ ・ ３ ） 方形截 面柱控制倒 角半径时 ， 当ｒ ／ ＾： ０ ． ２ ４时 ， 可 以使钢绞 ［ ６ ］ 过 镇 海・ 钢筋混凝土原理［ Ｍ］ ・ 北京： 清 华 大 学 出版 社 ， 线 的用量 达到最小 ， 在一 定程 度上节约了钢绞线 。 参考 文献 ： １ ９ ９ ９ ・ ［ ７ ］ 潘 晓峰 ・ 高强度 钢绞 线一 聚合物 砂 浆加 固小偏 心 受压混 凝
本文 以青 岛理工大学高鹏 ， 王燕完成 的钢框 架梁端翼 缘侧板
加 强型节点受力性能 的试验 为基础 ， 建立 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ模型 ， 对模 型 进行 有限元计算 ， 与试验结果对 比。
Ｓ Ｐ Ｓ ． １ Ｈ Ｎ ３ ０ ｏ ×１ ５ ０× ６ ． ５× ９ Ｈ Ｗ２ ５ ０ ｘ ２ ５ ０× ９ ×１ ４ 栓焊连接 Ｓ Ｐ Ｓ ． ２ Ｈ Ｎ ３ ０ ０ ×１ ５ ０× ６ ． ５× ９ Ｈ Ｗ２ ５ ０× ２ ５ ０× ９× １ ４ 栓焊连接