H型钢梁与方钢管柱连接框架抗侧移刚度有限元分析

对目前应用与研究较多的几类方矩形冷成型钢管柱-h型钢梁连接节点以及铸钢节点按构造形式和受力机理进行分类,并对各自的技术经济指标进行对比分析;概述铸钢节点的优点和推广的可能性。通过对这些节点形式的技术经济指标的比较分析,表明每种节点都有其固有的优点和不足,寻找一种技术经济各方面性能都很优异的节点形式是不现实的,在实际选择和开发节点时要根据具体情况扬长避短,工程设计人员要根据节点所在结构的受力特点选择合适的节点形式。

通过有限元软件ansys对设有双t加劲板连接件的方钢管混凝土柱—钢梁节点进行了空间非线性分析,研究节点区在单调荷载和低周反复荷载作用下的受力机理,指出方钢管混凝土柱—钢梁节点具有优良的延性及耗能能力,且加劲板的设置有效地降低了节点区的应力集中。

采用有限元分析方法,通过改变构件的跨度、腹板高度、翼缘宽度和厚度等几何参数,系统研究了波形腹板h型钢梁的抗剪性能,得到了不同的屈曲模态,并且通过与具有相同几何尺寸和荷载边界条件的普通h型钢梁的比较,得到了结构抗剪承载力受初始缺陷影响较小的结论。通过理论分析,得到了一个可以用来指导设计的抗剪承载力计算公式,具有较大的推广价值。

1 方形钢管混凝土柱与h型钢梁半刚性连接节点分析 蒋运林1李国华 2 （1．广东省建筑设计研究院，广州510010） （2．河海大学土木工程学院，南京210098） 摘要：本文介绍了一种方形钢管混凝土柱与h型钢梁半刚性连接节点形式—穿芯螺栓平端板节点，并对其 用通用有限元计算程序ansys进行了三维非线性有限元分析，从而得到此节点在外力荷载作用下的受力 特性及其弯矩与转角关系。 关键词：方形钢管混凝土；梁柱半刚性节点；穿芯螺栓—平端板节点 中图分类号：tu文献标识码：a 3dfemanalysisonbehaviorofconcretefilledsquaretube columntosteelbeamsemi-rigidconnection abstract:anewtypeofsquareconcrete

对内隔板式方钢管混凝土柱-钢梁栓焊连接节点提出了三种新型的梁端削弱方式,应用通用程序ansys对其进行三维非线性有限元分析,将计算结果与无削弱节点、狗骨式节点的分析结果进行对比。研究结果表明:翼缘开孔和翼缘腹板同时开孔的削弱方式能使梁端塑性铰明显外移,防止连接节点脆性破坏,可供实际工程设计参考。

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方管法兰连接的研究在国内几乎是空白,国内外的相关资料中也没有给出成熟的设计方法.在由屈服线理论推导得到的理论公式基础上,利用通用有限元软件ansys,分别对无加劲和有加劲方钢管法兰连接的承载性能进行了有限元分析,验证了理论公式的正确性与准确性.利用有限元计算结果,分析了螺栓个数n,法兰板厚度t以及螺栓边距参数η等参数对节点破坏形态和承载力的影响.提出如下设计建议:螺栓布置越接近钢管壁越好;提高无加劲和有加劲方钢管法兰连接节点承载力的最有效途径分别是增加螺栓个数和增加法兰板厚度;在无加劲法兰连接能满足承载力要求的条件下,应尽量避免采用有加劲法兰连接.

针对方钢管柔性法兰连接,在由屈服线理论推导得到的公式基础上,通过有限元分析,揭示了影响节点连接承载力的因素。

方钢管柱-h型钢梁单向螺栓连接的应力集中分析 随着装配式钢结构住宅中节点的逐步发展,高强螺栓连接已逐渐成为装配式 钢结构梁柱连接节点的重要连接方式。单向高强螺栓是一种新型的高强螺栓,并 且在一定情况下,单向螺栓可以实现与普通高强螺栓一样的力学性能,在装配式 钢结构住宅中有着广泛的应用前景。 对于这种新型的高强螺栓,国内外许多学者对其静力及抗震性能都进行了不 同程度的研究,但对其疲劳性能的研究很少,而应力集中是发生疲劳破坏的关键 因素,构件中截面形式的突变或者构件的缺陷都会产生应力集中,螺栓中螺纹的 存在属于先天缺陷,对于螺栓来说不可避免会产生应力集中,所以研究螺栓螺纹 应力集中意义重大。本文研究的具体内容以及工作结论如下:1.通过大量查询国 内外相关文献,总结了单向螺栓的抗拉抗剪抗震的文献并归类,分别列出了不同 紧固形式单向螺栓的极限抗拉承载力与极限抗剪承

新型方钢管混凝土柱梁节点有限元分析——结合现行钢管混凝土柱在实际工程中的应用情况，提出了用于方钢管混凝土柱一钢筋混凝土梁框架结构的新型节点连接形式——非穿心暗钢牛腿方钢管混凝土柱与混凝土梁节点，利用有限元软件ansys对该节点的力学性能进行了分析...

在大量节点试验研究的基础上,提出了一种新型方钢管混凝土柱梁节点,通过有限元软件ansys对该节点模型在单调和循环加载作用下的受力性能进行了非线性分析,研究表明:该节点的延性和耗能能力较好,抗震性能良好。

针对适用于钢结构的短t型钢连接节点半刚性梁柱节点采用理论和试验相结合的方法进行了分析研究。采用目前国际上比较流行的大型通用有限元软件ansys,对t型钢的连接节点试件进行了三维非线性有限元分析,详细论述了t型钢梁柱连接的有限元分析方法,为工程中运用有限元软件分析提供了依据。

波纹钢板相对于平板具有更好的抗屈曲性能。采用有限元的分析方法,分别建立了平腹板和波纹腹板h型钢梁的有限元模型,采用两点加载方式对比考察了钢梁受弯段和剪跨段的力学性能。通过有限元分析对比,说明了平腹板h型钢梁与波纹腹板h型钢梁的承载力、破坏形态和变形曲线的差异。得到的结论可以为相关结构设计提供参考。

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加强环式钢管混凝土节点在工程中通常被当作刚性节点。但实际上,完全的刚性连接是不存在的,该节点的梁柱连接刚度介于刚接与铰接之间。为了获得完整准确的节点连接刚度信息,主要运用有限元工具并加以试验验证,探求影响梁柱连接刚度的各要素以及这些要素对连接刚度的影响程度。首先,利用有限元分析软件ansys建立加强环式钢管混凝土节点的有限元模型,并以试验验证了模型的准确性;然后,在经过试验校核的有限元节点模型基础上,作一系列改变节点域各个参数的分析,从而确定影响梁柱连接刚度的重要因素;最后,利用matlab将有限元数据拟合成描述该节点梁柱连接刚度通用的m—θ公式。

为了分析方钢管钢骨混凝土轴压柱的工作机理,采用ansys有限元软件对其轴压柱受力进行了全过程数值模拟.结果表明,采用修正的方钢管内核心约束混凝土本构关系模型可以很好地模拟极限承载力及峰值应变;有限单元在发生highdistortion以前的下降段与试验曲线变化基本一致,但其后的变形不能代表真实的受力状态.因此,利用ansys进行钢管钢骨高强混凝土的弹性与弹塑性分析结构是可行的.

针对钢框架结构中梁柱节点在震害中的脆断破坏,利用有限元计算程序ansys对梁柱腹板连接试件模型进行循环加载计算,通过对试件滞回特性、节点域应力分布详细研究后得出,节点域有较好的延性和耗能能力,并揭示了节点发生脆断的原因缘于焊缝处剪应力集中,为该种连接钢框架的设计及理论分析提供了依据.

根据《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的节点形式,制作5个隔板贯穿式节点试件,通过低周反复加载试验,探讨此类节点的抗震性能,分析梁端翼缘两侧的侧板、钢管柱的宽厚比以及隔板的外伸长度等因素对节点抗震性能的影响。试验结果表明:各试件实测滞回曲线均比较饱满,没有明显的刚度退化现象,具有较好的耗能性能;梁端翼缘两侧增加侧板不仅可以缓解隔板与梁相交的角隅处应力集中现象,而且提高了节点的延性。运用ansys8.0对各节点试件在低周反复荷载作用下的滞回性能进行非线性模拟计算,分析轴压比、核心区混凝土强度、隔板外伸长度等因素对节点受力性能的影响。结果表明:轴压比和隔板外伸长度对节点受力性能的影响较大;有限元计算所得的骨架曲线与实测骨架曲线吻合较好。

通过利用ansys对钢框架中箱形柱与h型钢梁刚性节点在不设置加劲板的情况下进行非线性有限元分析,研究梁柱节点的受力性能。根据有限元分析,确定出节点承载力的影响因素。

将隔板内连式和贯通式节点相结合并加以改进,提出了h型钢梁-钢管柱刚性连接的新型节点。该节点既克服了隔板贯通式节点下隔板宽度大于墙体影响室内美观与布置的缺点,又使梁下翼缘与柱的连接像上翼缘与柱的连接一样得到有效加强,适合在居住建筑中使用。对该节点的抗震性能进行比较系统的分析研究,包括运用非线性有限元程序ansys,模拟低周反复加载试验;制作多个足尺模型,进行实际的低周反复加载试验。结果表明该节点具有良好的延性和耗能能力,且塑性铰都出现在加强段以外的梁上。通过两种研究方法的比较,也可以看出有限元模拟试验是研究新型节点连接性能的有效方法,在通常情况下,能用来代替实际试验,以达到减少研究时间和研究费用的目的。

针对方钢管混凝土柱与钢梁连接方式问题,研究隔板贯穿式翼缘加楔形板刚接节点变形性能,建立3d有限元模型,钢材采用von-mises屈服条件和三线性随动强化本构,混凝土采用弹塑性本构,基于非线性有限元模拟研究低周反复荷载作用下模型节点的滞回耗能性能,对节点抗震性能基本指标进行比较分析,节点有限元分析结果可为设计提供一些参考.

方钢管柱-H字钢梁套管加强式端板连接节点抗震性能分析