空间剖分T型钢梁柱连接角柱节点抗震试验
型钢柱与钢梁节点分析
型钢柱与钢梁节点分析摘要：建筑结构正朝着多样化，复杂化，新型化发展，为了满足建筑功能需求，结构形式便不断变化。
建筑结构在地震、风载、突变荷载等不利因素影响下，易发生损伤危害。
作为结构重要的传力枢纽，节点的破坏对整个建筑物具有重要的影响。
因此，通过型钢柱和钢梁的节点的有限元分析，从不同工况去探究其屈服破坏的极限状态，分析其力学性能，从而达到优化设计的目的。
关键词：有限元分析；节点；力学性能1引言建筑结构不断发展，型钢混凝土组合结构得到了广泛的应用，如高层建筑，大跨结构，工业厂房等。
而型钢柱和钢梁的组合，便是结构多样化的产物之一。
节点是结构的主要传力枢纽，其破坏对整个建筑物的抗震性能具有重大的影响。
因此，对节点屈服破坏的力学性能研究，分析其破坏的极限状态，这对于研究结构在不利因素的作用下的力学性能的意义重大。
通过有限元计算分析模拟节点受力状态，较容易获得结构受力状态。
在国外，1967 年，横尾义贯对型钢混凝土结构梁柱中节点进行加载试验，分析不同参数对节点的破坏影响[1]。
丰桥技术科技大学在2004年对梁柱节点“柱贯通式”试验研究。
在国内，天津大学苗纪奎[2]对方钢管混凝土柱与H钢梁外肋环板节点进行拟静力试验。
福州大学的房贞政对钢混凝土柱-钢梁结构中柱节点进行受力性能研究等。
本文通过型钢柱和钢梁节点进行ANSYS有限元分析，并对其节点进行屈服破坏受力性能分析。
2节点模型分析2.1节点模型参数2.2型钢混凝土柱与钢梁节点有限元分析通过结构整体分析可知该节点处在大震下受力情况，轴力为650KN，剪力为2400KN，在其节点处，通过增大节点荷载来模拟结构达到屈服破坏的极限值，工况设置如表1。
通过有限元软件对型钢柱和钢梁节点进行不同工况下进行模拟分析，可以得到相应的节点核心区的应力变化图（如图1、图2）。
模型分析中采用Von Mises屈服准则[2]，假设：通过应力分析，可以把应力屈服情况近似作为其判定屈服破坏状态的识别指标。
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]。
探讨钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震加固
探讨钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震加固背景钢筋混凝土结构常常是建筑工程中的主流结构类型，而梁柱节点是钢筋混凝土结构中最关键的组成部分之一，其在地震等外力作用下的破坏往往占据了钢筋混凝土结构破坏机理的重要位置。
为了提高钢筋混凝土结构在地震等外力作用下的抗震能力，钢筋混凝土结构的抗震加固一直是一个需要深入研究的问题。
梁柱节点的破坏形式在钢筋混凝土结构中，梁柱节点的破坏形式主要包括以下几种：1.铰接破坏：在地震作用下，梁柱节点处的部位出现弯曲变形，使得梁柱处的承载能力减弱，最终导致铰接破坏。
2.剪切破坏：梁柱节点处大量的剪力和剪应力，往往是造成钢筋混凝土梁柱节点破坏的重要原因之一。
3.拉伸破坏：受到剪力和剪应力的作用下，梁柱节点处的混凝土和钢筋均会发生拉伸破坏。
4.压力破坏：梁柱节点处由于承受的压力作用过大而出现破坏。
抗震加固措施为了提高钢筋混凝土梁柱节点的抗震能力，通常采取以下几种措施：1.加固钢筋混凝土梁柱节点的衔接部位，增加主筋、箍筋和钢板的数量，并增强节点钢筋的连接埋置长度。
2.搭建钢结构框架，加固原有钢筋混凝土结构的梁柱节点。
3.增加地下室的深度，使得钢筋混凝土梁柱节点处之下的地面较硬、较稳定，从而增强梁柱节点的承载能力。
抗震加固材料在钢筋混凝土梁柱节点的抗震加固中，常用的加固材料主要包括以下几种：1.碳纤维：碳纤维具有高强度、耐腐蚀、耐高温等优良性能，常常被用于钢筋混凝土梁柱节点的加固中。
2.玻璃纤维：玻璃纤维加固材料具有质轻、耐腐蚀、难燃等特点，常被用于建筑结构的加固中。
3.钢板：钢板具有高强度、耐磨损等特点，常被用于钢筋混凝土梁柱节点的加固中。
4.钢筋：钢筋可以增强钢筋混凝土梁柱节点的连接点，增加梁柱节点的承载能力。
抗震加固方法1.碳纤维加固法：碳纤维加固法是一种在梁柱节点处将碳纤维布置在构件表面，并采用特定的胶粘剂黏合的加固方法。
该方法具有施工简便、加固效果好等优点。
2.钢板加固法：钢板加固法是将钢板焊接在梁柱节点处，以增加连接点的承载能力。
混凝土T形柱框架节点的试验及弹塑性有限元分析
1. 2
流动法则
Variables and groups of specimens
0. 667 0. 8 1. 0 0. 8 0. 8 0. 8 0. 8 0. 8
混凝土材料选择非关联流动法则来确定塑性 应变。
·p
ε = λ
·
G σ 珚
（ 2）
Hale Waihona Puke 第二组（ B） 第三组（ C）
工业建筑 2017 年第 47 卷第 3 期
开展、 节点的破坏机理及节点抗震性能进行研究 。 1 损伤塑性模型 ［8 ］ 本文采用 ABAQUS 提供的塑性损伤本构模型
1. 3
损伤控制原理
损伤塑性模型通过损伤因子 d 来描述刚度的退 d 为应力状态和单轴损伤变量 d t （ 受拉损伤 化现象， d c （ 受压损伤因子） 的函数： 因子） 、 （ 1 － d） = （ 1 － s t d c ） （ 1 － s c d t ） 0 ≤ s t ， sc ＜ 1 （ 4） s c 是应力状态的函数， 用以表达拉压转换 式中： s t 、 时刚度恢复情况。 受拉损伤因子 d t 和受压损伤因子 d c 按式 （ 5 ） 计算： dt =
为实现建筑的特殊功能需求， 非常规截面柱 （ Z T 形等） 被广泛应用于建筑结构中， 形、 工字形、 替代 常规柱形成异形柱体系。此类结构可避免框架柱在 室内出现外凸棱角， 占用额外空间， 目前在民用住宅 建设的范围内已被广泛使用， 取得了明显的经济和 。 社会效益 随着施工技术和设计方法的发展， 该体 系未来的发展空间将进一步加大 。 节点在抗震设防中起到至关重要的作用， 自 20 世纪 60 年代， 国内外就对框架节点的抗震性能开展 ［1 ］ 研究 。1982 年， 新西兰将 Paulay 和 Park 对节点 的研究成果纳入 NZS 3101. 1 ʒ 1982《混凝土结构规 — —混凝土结构的设计应用研究 》 范— 中， 并增加了 ［2 ］ Jaehong Kim 。 2009 ， 节点设计 和 James M 年 美国 ［3 ］ LaFave 总结了大量节点试验的成果 。 随着异形 柱体系的推广， 各国推出了相应的设计标准， 异形柱 76 Industrial Construction Vol. 47 ， No. 3 ， 2017
新型钢结构梁柱连接节点力学性能
新型钢结构梁柱连接节点力学性能提纲：一、钢结构梁柱连接节点简介二、现有梁柱连接方式的力学性能分析比较三、新型钢结构梁柱连接方式设计理念探讨四、新型梁柱连接方式的力学性能分析及对比实验五、新型梁柱连接方式在工程实例中的应用与评估一、钢结构梁柱连接节点简介钢结构梁柱连接节点是钢结构中最重要的构件之一，其连接质量直接影响到钢结构的整体性能和安全性能。
钢结构梁柱连接节点的主要作用是将梁与柱进行良好的连接，并将荷载通过连接节点传递到钢梁和钢柱之间。
因此，连接节点的设计和施工质量是钢结构设计与实施的重点之一。
二、现有梁柱连接方式的力学性能分析比较现有的钢结构梁柱连接方式主要包括焊接连接、螺栓连接、锚固连接等。
其中，焊接连接虽然连接强度高，但焊接易产生氢脆及板端裂纹等质量缺陷；而螺栓连接则可以避免这些问题，但其连接强度低于焊接。
锚固连接则不仅可以保证连接强度，而且可以有效地分散剪力。
综合以上，随着推出新型连接方式，已经成为目前应用广泛的连接方式。
三、新型钢结构梁柱连接方式设计理念探讨针对现有的焊接、螺栓和锚固连接方式存在的缺点，研究者提出了一种新型的钢结构梁柱连接方式设计理念。
该连接方式遵从了结构设计中的”轻”、“短”、“快”、“节约”和”灵活”的原则，并优化了其结构形式，使其在连接强度、稳定性以及全局变形性能等方面具有较好的性能。
四、新型梁柱连接方式的力学性能分析及对比实验采用有限元分析方法，分别对新型梁柱连接方式以及焊接、螺栓和锚固连接方式进行模拟分析。
研究结果表明，新型梁柱连接方式的传力方式合理，连接强度高，变形性能好。
通过对其与现有梁柱连接方式的对比实验研究，新型梁柱连接方式在连接强度、稳定性以及全局变形性能等方面表现出更优越的性能。
五、新型梁柱连接方式在工程实例中的应用与评估除了实验研究之外，还需要考虑新型梁柱连接方式在工程实例中的应用。
通过选取多个不同结构类型的工程实例，在采用新型梁柱连接方式时的工程应用和性能表现作了深入分析评估。
钢框架梁柱端板连接节点的抗震设计方法
钢框架梁柱端板连接节点的抗震设计方法摘要：文章主要对钢框架梁柱端板连接节点的抗震设计方法进行探究。
具体是在对节点传力机理概述的基础上，对加盖板节点加强方法、梁柱局部削弱方法以及弧板与垫板处理方法进行探究。
希望上述抗震设计方法的科学应用，在降低钢框架梁柱端板焊接缺陷问题方面体现出巨大应用价值。
关键词：钢框架；梁柱端板；连接节点；抗震设计方法钢框架梁柱端板连接节点的抗震性能是钢结构设计全程的关键内容。
在多高层钢框架内常用的梁柱节点连接形式为梁翼缘和柱焊接、梁腹板和柱用高强螺栓连接的栓焊混合节点。
北岭地震与日本阪神地震使人类赋予钢框架结构节点抗震设计工作高度的重视。
基于此，本文做出相关论述内容。
1.节点传力原理端板连接大体上是由螺栓、端板、加劲肋等结构构成，梁柱截面通常为热轧或焊接型钢。
梁和端板两者通常对坡口位置施以对接焊缝措施。
对于地震高发区内的端板连接，端板多应用两端外伸式，其宗旨在于承受循环荷载[1]。
节点传送的荷载多数为梁端弯矩、剪力和轴力，其中轴力可以忽略不计，弯矩与剪力大体上是借助端板、螺栓以及端板与柱翼缘间的衔接面传递至柱。
基于梁端主应力矢量逐渐传导至梁翼边界这一实况，所以可以将弯矩简化成一对分别施加在梁上下翼缘的力偶，拉区荷载由翼缘两端螺栓共同承载，压区由翼缘处衔接面传导；剪力起初是由梁腹板传送至端板，继而以端板衔接面为媒介传送至柱翼缘。
加劲肋一旦被安设在柱腹板上时，上下加劲肋会把梁端力偶分别传送给柱腹板，最终使节点域柱腹板的主应力矢量大体呈45°方向，等同于腹板为纯剪状态。
2.梁柱节点的抗震设计2.1加盖板——节点加强加盖板节点实质上就是在节点部位梁的上下翼缘外侧焊接的楔形钢板，在施工尝试通常应用坡口全熔透法对接焊缝与角焊缝分别与柱翼缘以及梁翼缘衔接，从而使焊缝截面规格大于单一翼缘截面规格的120%，盖板长度最好设定为0.3 hb 并且大于1 70mm（hb为梁截面高度）。
钢结构T型连接节点受力性能试验研究
钢结构T型连接节点受力性能试验研究刘秀丽;王燕;李美红;韩明岚【摘要】对不同构造形式的10个T型连接节点试件进行试验研究,分析了构造变化对T型件连接承载能力及高强度螺栓受力性能的影响.试验结果表明:高强度螺栓拉力存在撬力现象,T型连接表现出典型半刚性特性.T型件翼缘厚度、螺栓直径及螺栓间距等构造因素对连接节点承载能力及高强度螺栓受力产生不同程度的影响,设计中可根据具体情况选择最优的构造形式.研究结果可供工程应用参考.【期刊名称】《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(047)006【总页数】6页(P848-853)【关键词】T型件连接;受力性能;试验研究;高强度螺栓拉力【作者】刘秀丽;王燕;李美红;韩明岚【作者单位】青岛理工大学土木工程学院,山东青岛266033;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛266033;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛266033;青岛理工大学土木工程学院,山东青岛266033【正文语种】中文【中图分类】TU393.2近年来，地震带来的房屋倒塌灾害越来越受到人们的重视和关注，随着经济发展和钢产量的大幅提升，钢结构作为一种抗震性能优越的结构形式得到了工程界的青睐．而焊接连接在抗震中表现出来的脆性破坏比较复杂，难以较好的控制和避免，高强度螺栓连接形式具有施工安装简单，承载力高，抗震性能优良等特点，在工程中得到了较为广泛应用．T型连接是以受拉高强度螺栓作为主要传力构件的一种节点形式(如图 1)，具有明显的半刚性特征，在多高层框架及轻型门式刚架等结构形式中应用较为广泛[1-2]．图1 T型件连接Fig.1 T-stub connections国外针对T型连接节点受力性能开展了大量试验和理论研究，提出了撬力计算模型及螺栓拉力计算模型[3]，对T型连接翼缘刚度及螺栓刚度及其发展情况进行了分析[4]，提出了评估T型连接塑性变形能力的理论模型[5-6]．国内针对T型连接受拉螺栓设计方法仍在热点讨论，作者[7-8]通过外伸端板连接节点有限元分析结果，给出了外伸端板等效T型件连接撬力分布模型，提出了修正的螺栓拉力计算方法．陈绍蕃[9]通过理论分析，提出了T型件连接理论模型撬力计算简化公式．赵伟等[10]进行了T型连接试验研究，重点研究了加劲肋对节点受力性能的影响．为深入研究T型连接节点受力机理及螺栓受力性能，本文进行了10个足尺T 型连接试件试验研究，研究了T型连接节点构造形式对承载力影响的敏感程度，分析了高强度螺栓拉力的变化情况，研究结果可为T型件连接构造设计及受拉高强度螺栓精细化分析提供参考．1 试验概况1.1 试验试件设计本文设计了6组共10个足尺T型连接节点模型，如图2所示．每个T型连接采用两个剖分T型钢，通过4个高强度螺栓连接而成．采用剖分T型钢可以有效避免焊缝带来的尺寸和角度误差及残余应力、变形等影响．节点设计参数如表1所示，螺栓间距满足现行钢结构设计规范及施工要求．其中，T1试件从剖分T型钢TW 150×300×12×12截取，T3从剖分T型钢TW 300×300×12×20截取，其余试件均从剖分 T型钢TW 300×300×12×17截取．图2所示的剖分T型钢材料特性为：屈服强度278.85 N/mm2，抗拉强度439.39 N/mm2(板厚≤16 mm)；屈服强度 266.54 N/mm2，抗拉强度 435.15 N/mm2(板厚＞16 mm)．(材性试验如图3示)图2 试验试件Fig.2 Test specimen图3 材性试验Fig.3 Material characteristic tests表1 试件参数Tab. 1 Parameters of test specimens注：表中各符号详见图2．试件编号参数取值/mm t1 t2 d e1 e2 g s T1 15 12 16 50 50 80 40 T2 17 12 16 50 50 80 40 T3 20 12 16 50 50 80 40 T4 17 12 16 45 50 80 40 T5 17 12 16 55 50 80 40 T6 17 12 16 50 65 80 40 T7 17 12 16 50 50 65 40 T8 17 12 16 50 50 80 36 T9 17 12 16 50 50 80 45 T10 17 12 20 50 50 80 40螺栓采用10.9级摩擦型高强度螺栓，螺栓直径为 M16、M20．根据《钢结构工程质量验收规范》(GB50205-2001)，采用施工扭矩扳手对高强度螺栓施加预拉力．直径为M16、M20的10.9级摩擦型高强度螺栓预拉力值分别为100 kN、150 kN．1.2 加载及测量T型连接试件采用100 t液压式万能材料试验机进行单向静力加载试验．T型件腹板直接由试验机夹具夹紧施加拉力，试验装置如图4所示．外加荷载直接由液压式万能材料试验机采集，为更好的观察试件变形及采集应力，试验采用缓慢分级加载，每50 kN采集一次数据．图4 试验加载装置Fig.4 Loading device为了研究高强度螺栓受力性能，在T型连接对角的两个螺栓杆粘贴应变片．应变片在螺栓杆两侧对称小槽中粘贴，导线由螺栓头开孔引出，如图 5所示．安装时让螺栓杆两侧应变片连线垂直于T型连接腹板平面．应变片数据由静态应变测量系统DH3815N采集．图5 高强度螺栓示意图Fig.5 Details of high strength bolts在保证试验目的前提下考虑试验条件，当出现构件断裂(主要是螺栓可能发生)、应变片翘起失效、试件不能继续增加荷载的情况之一时即停止试验．2 试验现象试验中发现，不同构造连接节点破坏过程类似，以 T2试件为例描述试验过程．外加荷载达到屈服荷载435.7 kN之前，试件未出现肉眼可见的变形，T型件翼缘之间保持贴合状态，试件处在弹性阶段．荷载超过435.7 kN之后，T型件翼缘开始出现塑性变形，随荷载增加塑性变形持续增加，翼缘之间由于塑性变形呈现“张口”现象，当荷载达到极限荷载 540.6 kN时，翼缘间最大间隙达到 6 mm．试件不宜继续加载，临近极限承载力状态．图6、表2对各试件最大间隙及螺栓极限应变进行比较分析．图6 试件破坏照片Fig.6 Failure of specimens表2 试件最大间隙及螺栓极限应变Tab.2 Maximum gap of T-stub flanges and ultimate strain of bolts in test试件最大间隙/mm 螺栓极限应变/10-3 T1 8.5 123.99 T2 6.0 90.15 T3 4.0 43.36 T4 7.5 56.80 T5 3.5 130.39 T6 7.0 96.47 T7 12.0 125.79 T8 9.0 118.69 T9 5.0 101.45 T10 3.0 130.62T1～T3为T型件翼缘厚度逐渐增加的一组试件，极限状态下最大间隙及螺栓应变均随之减小．可见随着翼缘板厚度t增加，其刚度增强，有效阻止翼缘板弯曲变形，螺栓应变随之减小．T4、T2、T5为螺栓间距e1逐渐增加的一组试件．由于e1增加翼缘宽度增大，翼缘板刚度随之增强，故最大间隙随之减小．但当e1由45 mm增至50 mm时，最大间隙变化不显著，螺栓应变略有减小；由50 mm增至55 mm时，最大间隙减小比较明显，螺栓应变略有增加．可见e1增加至50 mm 时更加有效减小螺栓应变．T2、T6为螺栓间距e2逐渐增加的一组试件，e2增大虽然翼缘宽度增加，但由于螺栓位置向翼缘外侧偏移，使得最大间隙增大，螺栓应变增加．可见增加e2不能有效减小螺栓应变．T7、T2为螺栓间距g增加的一组试件．最大间隙略有增大，不显著，螺栓应变减小．可见增加g可有效减小螺栓应变，但对翼缘变形无明显抑制作用．T8、T2、T9为螺栓间距s逐渐增加的一组试件，s由36 mm增至40 mm时，最大间隙无明显变化，螺栓应变减小，s增至45 mm时，最大间隙减小，螺栓应变略有增加．可见s增至45 mm时不能有效减小螺栓应变．T2、T10为螺栓直径增加的一组试件，最大间隙明显减小，螺栓应变增大．由于螺栓直径增大，预拉力增大，翼缘板连接更加紧密，故最大间隙减小．可见，T型件在外力的作用下翼缘出现弯曲变形产生撬力作用，其影响程度随构造因素的变化而不同．3 试验结果分析3.1 试件承载力及变形图7为试验试件荷载-位移曲线，可以看出，所有T型连接试件荷载-位移曲线规律基本一致．图7 荷载-位移曲线Fig.7 Load-displacement curve加载初期，试件与夹具之间的夹持力较小，荷载-位移曲线有一小段滑移，随荷载增加，试件与夹具间夹持力增大，荷载-位移曲线基本为线性增加，达到屈服荷载之后，出现强化阶段，位移随荷载增加速率加快，直至达到连接极限荷载．文献[11]大部分有限元模型与本文试验试件相同，其有限元模型屈服荷载及极限荷载与试件试验结果比较见表3．将不同构造形式的 T型连接试验试件荷载-位移曲线、承载力及变形进行比较分析可见，随着荷载增大，连接位移随之增大，T型件翼缘发生弯曲变形，表现出较强的塑性变形能力．随着T型件翼缘厚度t增加，试件极限承载力明显增加，且屈服位移明显减小．螺栓间距e1由45 mm增加至50 mm时承载力和屈服位移变化不明显，当增至55 mm时，极限承载力明显增加，屈服位移明显减小．螺栓间距e2增加时极限承载力及屈服位移均明显增加．螺栓间距g增加时极限承载力增加不如屈服位移增加显著．螺栓间距s增加对极限承载力及屈服位移影响均不明显．螺栓直径d增加可明显增加极限承载力，对屈服位移略有增加的影响．表3 试件承载力及变形Tab.3 Bearing capacity and transformation of specimens试件屈服荷载/kN 极限荷载/kN 试验屈服本文文献[11]本文文献[11]试验极限误差本文文献[11]误差/%位移/mm 位移/mm T1 --- 375.3 --- --- 505.3 --- --- 9.1 30.2 T2 T1-1 435.7 448.20 2.87% 540.6 561.90 3.94 6.6 24.3 T3 T1-3 461.8 455.10 -1.45% 563.2 598.60 6.29 5.4 22.9 T4 E3-1 426.7 423.30 -0.80% 518.1 533.80 3.03 6.7 20.1 T5 E3-2 449.2 453.40 0.93% 552.0 582.50 5.53 5.46 23.8 T6 E4-1 314.9 349.40 10.96% 446.2 481.30 7.87 2.7 25.1 T7 G5-1 426.1 417.30 -2.07% 532.9 512.40 -3.85 4.1 22.4 T8 S6-1 421.3 425.60 1.02% 515.2 537.90 4.41 4.6 23.1 T9 S6-2 441.6 450.20 1.95% 546.9 573.05 4.78 6.8 24.1 T10 D2-1 490.2 476.04 -2.89% 591.6 625.60 5.75 9.0 24.5表 3试验试件与文献[11]有限元模型屈服荷载及极限荷载计算结果比较可见，二者吻合良好，除T6试件屈服荷载承载力误差略大于10%，其余试件误差均在10%之内，试验试件与有限元模型取得了较好的一致性．3.2 T型件参数变化影响分析荷载-位移曲线弹性阶段均接近直线，该直线段斜率可以反映T型连接承载力变化的快慢程度．定义荷载-位移曲线直线段斜率为敏感系数 k，取直线段起点为 1 点（F1，δ2），终点为 2 点（F2，δ2），敏感系数k计算如下：比较各构造形式变化对T型连接承载力影响程度．敏感系数k随各构造参数变化曲线如图8所示．从图8可见，翼缘厚度t增加，敏感系数k增大，但增加的幅度逐渐减小．e1变化时，敏感系数k变化不明显，e2增加，敏感系数k略有增加，g增加，敏感系数k略有下降．s增加，敏感系数k略有增加，增加幅度逐渐减小．d增加，敏感系数k下降．可见，翼缘厚度 t增加时敏感系数增大最明显，即其对 T型连接承载力影响最快，但增加幅度逐渐减小．螺栓间距变化对T型连接承载力影响较慢．螺栓直径d增加时端板相对变弱，承载力增加速率减慢，但由于螺栓直径增大，连接极限弯矩增大．图8 敏感系数k变化曲线Fig.8 Curve of coefficient k3.3 高强度螺栓拉力测试及分析高强度螺栓所受到的拉力 Pf(为外加荷载产生的螺栓拉力Nt和撬力Q之和)是T型连接中最重要的受力性能，通过高强度螺栓杆应变片测量平均应变计算高强度螺栓拉力Pf如表4及图9所示．图9 高强度螺栓拉力Fig.9 Tensile force of high strength bolts表4 高强度螺栓平均应变及拉力Tab. 4 Average strain and tensile force of high strength bolts试件外加荷载Nt=50kN 外加荷载最大值ε/10-3 Pf /kN ε/10-3 Pf /kN T1 2.49 103.28 123.99 224.19 T2 2.38 98.75 90.15 218.30 T3 2.34 96.91 43.36 210.16 T4 2.39 98.89 56.80 212.50 T5 2.38 98.73 130.39 225.30 T6 2.36 97.75 96.47 219.40 T7 2.54 105.29 125.79 224.50 T8 2.43 100.63 118.69 223.27 T9 2.36 97.63 101.45 220.27 T10 2.32 150.00 130.62 352.10从表4和图9可以看出：(1) 高强度螺栓拉力 Pf曲线变化规律基本一致，加载初期基本保持预拉力不变，当外力达到一定限值时翼缘板出现分离现象，曲线出现转折拐点，高强度螺栓拉力开始逐步上升，直至连接破坏．(2) 图(a)可见，随着翼缘板厚度t增加，高强度螺栓拉力逐渐减小，较厚翼缘板刚度较大，可有效阻止翼缘板弯曲变形，从而减小杠杆作用产生的撬力影响．从曲线拐点及临近破坏极限状态的高强度螺栓拉力比较可见，翼缘板厚度由15 mm增至17 mm时，高强度螺栓拉力减小更加显著，翼缘板厚度由17 mm增至20 mm 时，高强度螺栓拉力减小趋于平缓．可见，翼缘板厚度越大，其减小高强度螺栓拉力的幅度减弱．(3) 从图(b)、(c)可见，随着螺栓间距 e1、e2增加，在曲线拐点处高强度螺栓拉力变化均不明显．在临近破坏状态，e1增加，高强度螺栓拉力随之减小．e2增加，高强度螺栓拉力随之增大．可见，考虑经济效益和螺栓受力有利的要求，宜采用最小构造 e2，可适当增大e1．(4) 从图(d)、(e)可见，随螺栓间距 g增加，在曲线拐点及临近破坏状态，高强度螺栓拉力均出现下降．当螺栓间距s增加时，在曲线拐点处高强度螺栓拉力下降，在临近破坏状态时，s在40 mm时高强度螺栓拉力最大，减小或增加s均可降低高强度螺栓拉力．(5) 从图(f)可见，螺栓直径d增大时，预拉力增加，在加载初期，高强度螺栓拉力均保持预拉力不变．直至曲线拐点处，两试件曲线几乎接近平行．可见在翼缘板出现分离的极限状态以前，撬力影响几乎相同，采用大直径未取得明显减小撬力的作用．临近破坏极限状态时，高强度螺栓拉力趋近相等，此时小直径高强度螺栓拉力增加幅度更加显著．综上所述，翼缘厚度 t是影响高强度螺栓拉力最显著的构造因素，但翼缘板过厚时高强度螺栓减小幅度较小．螺栓间距e1增加亦可较明显减小高强度螺栓拉力，螺栓间距g，s变化对高强度螺栓拉力影响甚微，螺栓间距e2增加反而增大高强度螺栓拉力．螺栓直径d增大时由于初期高强度螺栓预拉力值较大，故高强度螺栓受力比较大，在临近破坏状态，小直径高强度螺栓拉力增加幅度更大．4 结论(1) 在外力作用下，T型件翼缘发生弯曲变形，表现出较强的塑性变形能力．(2) T型连接构造形式变化对节点承载力产生不同程度影响，其中翼缘厚度 t对节点承载力影响最为敏感，但厚度越大影响幅度越小．高强度螺栓间距对承载力影响不显著．高强度螺栓直径d增加使翼缘板相对减弱，使得敏感系数减小．(3) T型连接构造形式变化对高强度螺栓拉力产生不同程度影响．翼缘厚度影响最显著，随翼缘厚度增加高强度螺栓拉力下降，下降幅度逐渐减小．间距e1增加可较明显减小高强度螺栓拉力，间距e2增加反而增大高强度螺栓拉力，间距g，s 变化对高强度螺栓拉力影响甚微．直径增加在临近破坏时可降低高强度螺栓拉力增加幅度．参考文献 References[1] 李帼昌, 孙卿, 郭晓龙, 等. T 型钢连接的方钢管柱-H型钢梁半刚性节点滞回性能的有限元分析[J]. 工程力学, 2014, 31(S1): 32-35.LI Guochang, SUN Qing, GUO Xiaolong, et al. Finite element analysis on hysteretic performance of a T-Stub connected semi-rigid joint between rectangular steel tube column and H-shaped steel beam[J]. Engineering Mechanics, 2014, 31 (S1): 32-35.[2] 李玉顺, 蒋天元, 单炜, 等. 钢-竹组合梁柱边节点拟静力试验研究[J].工程力学,2013,30(4):241-248.LI Yushun, JIANG Tianyuan, SHAN wei, et al. Quasi-Static test on steel-bamboo composite beam-column exterior joints [J]. Engineering Mechanics, 2013,30(4):241-248.[3] 楼国彪, 李国强, 雷青. 钢结构高强度螺栓端板连接研究现状(I) [J]. 建筑钢结构进展,2006,8(2):8-21.LOU Guobiao, LI Guoqiang, LEI Qing. Recent developments in the behavior and design of high-strength boltedendplate connections (I) [J]. Progress in Steel Building Structures, 2006,8(2): 8-21.[4] JAMES A, Swanson, ROBERTO T. Leon. Stiffness modeling of bolted T-stub connection components[J]. Journal of structural engineering, 2001, 127(5):498-505.[5] PILUSO V. Faella C. Rizzano G. 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PEC柱—型钢梁顶底角钢连接框架抗震性能研究
about 7.0%, the ductility coefficient improves by 21.1%, the node rigidity and the degradation of bearing capacity has been improved. Therefore, this frame should be restrict the column axial compression ratio appropriately and be minimized the angle bolts margins within the required range in order to increase the joint stiffness, and improve the frame ductility.Another, three frame models were built by using ABAQUS finite element software in the test, The results of the simulation and the test were compared based on the analysis. the gap between the two results is range from 2.8% to 16.2%. On this basis, a composite frame of three-layer one-span was designed, forcing loads in the situation of frequently occurred earthquake and rarely occurred earthquake with quivalent base shear method. Ultimately the storey drifts of this frame meet the requirement of the seismic code.Key Words：Partially encased concrete composite column；Top-seat angles；Composite frame；Seismic behavior；Finite element analysis* This study is supported by the National Natural Science Foundation（51268042）目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 PEC柱的形式及优点 (1)1.2 梁柱节点的种类 (1)1.3 梁柱连接节点的典型构造 (2)1.3.1 刚性连接节点 (3)1.3.2 铰接连接 (3)1.3.3 半刚性连接 (3)1.4 半刚性连接钢框架的优越性 (4)1.5 研究与应用现状 (4)1.5.1 H型钢部分包裹混凝土组合结构 (4)1.5.2半刚性连接钢框架的试验研究现状 (5)1.5.3半刚性连接钢框架理论研究现状 (7)1.6PEC柱—钢梁角钢连接框架应用的主要问题 (8)1.7 课题提出背景及本文研究内容 (8)2 部分包裹混凝土柱半刚性框架的试验研究 (10)2.1 概述 (10)2.2 试件设计与制作 (10)2.3 材料性能 (11)2.4 试验加载及制度 (12)2.5 试验数据采集 (13)2.5.1 应变片及应变花位置 (13)2.5.2 位移计位置 (15)2.6 试验过程与特征分析 (15)2.6.1 KJ-1试验现象 (15)2.6.2 KJ-2试验现象 (16)2.6.3 KJ-3试验现象 (17)2.6.4破坏特征与破坏机理分析 (18)3 抗震性能与应变分析 (19)3.1 滞回性能 (19)3.1.1 滞回曲线 (19)3.1.2 骨架曲线 (20)3.2 承载力退化 (21)3.3 刚度退化 (23)3.4 延性分析 (26)3.5 节点初始转动刚度 (27)3.6 应变分析 (30)3.6.1 节点核心区剪应变 (30)3.6.2 角钢应变 (32)3.6.3 角钢、梁端、柱脚应变分析 (33)3.6.4 角钢、梁端、柱脚屈服先后顺序分析 (33)3.6.4 内力分析 (39)3.7 小结 (41)4 有限元分析 (43)4.1 概述 (43)4.2 建模过程 (43)4.2.1 材料属性及本构关系 (43)4.2.2 网格划分 (45)4.2.3 接触与约束 (45)4.2.4 螺栓预紧力及边界条件 (45)4.3 模拟结果与试验对比分析 (46)4.3.1 破坏形态 (46)4.3.2 数据对比 (49)4.4 PEC柱—型钢梁角钢连接三层框架抗震性能分析 (50)4.4.1 拟静力加载条件下抗震性能分析 (50)4.4.2 地震作用下抗震性能分析 (52)4.5 小结 (55)结论 (56)参考文献 (58)在学研究成果 (62)致谢 (63)1 绪论1.1 PEC柱的形式及优点PEC柱为英文Partially Encased Concrete Composite Column的缩写，即部分包裹混凝土组合柱，为近年来出现的新型构件。
型钢混凝土梁柱节点研究进展
型钢混凝土梁柱节点研究进展摘要：型钢混凝土（SRC）结构是钢-混凝土组合结构的一种主要形式，其节点是连接梁和柱的关键部位，节点受力极其复杂，通常都处于压剪弯复合应力状态。
本文分析了当前较常用型钢混凝土梁柱节点的构造形式、受力机理和性能，以及型钢混凝土梁柱节点的试验研究现状。
最后指出了我国型钢混凝土梁柱节点研究中的不足。
关键词：型钢混凝土（SRC）；梁柱节点；构造0 引言型钢混凝土（SRC）结构是指由型钢和其外包钢筋混凝土共同承受荷载的结构，是钢-混凝土组合结构的一种主要形式，由于具有承载能力高、刚度大及抗震性能好等优点，已越来越多地应用于大跨结构和地震区的高层建筑以及超高层建筑。
与钢结构相比，能增大截面刚度，防火、防腐性能好，具有较大的抗扭及抗倾覆能力，使钢材的性能得以充分发挥[1]。
由于型钢混凝土结构整体性强、延性性能好，能大大改善钢筋混凝土受剪破坏的脆性性质，使结构抗震性能得到明显的改善。
据日本1978年宫城县地震的统计显示[2]，在调查的95幢层数为7～17 层的型钢混凝土结构建筑中，仅有13%（12幢）发生结构轻微损坏。
因此日本抗震规范规定：高度超过45 m的建筑物不得使用钢筋混凝土结构，而型钢混凝土结构则不受此限制。
我国也是一个多地震国家，绝大多数地区位于地震区，甚至高烈度区，因此，在我国推广型钢混凝土结构结构就具有非常重要的现实意义。
到目前为止，我国采用型钢混凝土结构的建筑面积还不到建筑总面积的千分之一；而日本在6层以上的建筑物中，采用型钢混凝土结构的建筑物占总建筑面积的62.8%。
因此，型钢混凝土结构在我国有着非常广阔的市场和应用前景[2]。
1梁、柱节点构造形式节点是连接梁和柱的关键部位。
梁和柱的内力通过节点传递，因此节点工作的安全可靠是保证结构正常工作的前提。
节点的受力非常复杂，通常都是受到压、弯、剪复合应力的作用，所以对于节点受力的性能、破坏的机理进行研究，从而明确节点的传力，使构造更加合理就显的非常重要了。
T形圆钢管节点受弯抗震性能试验研究
T形圆钢管节点受弯抗震性能试验研究
赵必大;吴嘉丽;李福龙;黄禛哲;邵智华
【期刊名称】《浙江工业大学学报》
【年(卷),期】2024(52)2
【摘要】为了研究T形圆钢管节点受弯抗震性能,进行了支主管直径比不同的2个节点受循环往复弯矩作用下的试验研究。
试验结果表明:节点主要耗能方式为主管管壁的塑性变形和裂纹扩散,在试验后期还有一部分耗能来自支管根部管壁的塑性变形;最终破坏模式为节点域主管管壁延性撕裂破坏;节点的荷载—相对位移滞回曲线饱满,开裂后节点承载力逐渐下降,裂纹延性扩散,表现出良好的抗震耗能能力。
试验所得的极限承载力比规范计算值高了20%~33%。
对比2个节点的试验数据及结果,发现支主管直径比较大节点的延性和耗能能力均比支主管直径比中等节点的更好。
【总页数】7页(P149-155)
【作者】赵必大;吴嘉丽;李福龙;黄禛哲;邵智华
【作者单位】浙江工业大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU317
【相关文献】
1.KK形圆钢管相贯节点平面外受弯抗震性能研究
2.X形圆钢管节点平面内受弯滞回性能试验研究
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4.十字形与T
形圆钢管节点平面内受弯抗震性能对比5.平面X形圆钢管混凝土节点平面外受弯性能试验研究
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第51卷第2期 2017年2月
浙江大学学报（工学版）
Journal of Zhejiang University (Engineering Science)Vol. 51 No. 2
Feb. 2017
DOI： 10. 3785/j. issn. 1008-973X. 2017. 02. 009
空间剖分T型钢梁柱连接角柱节点抗震试验
韩冬1，布欣U2，王新武2，蒋沧如1(1.武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉430000;2.洛阳理工学院土木工程学院，河南洛阳471023)
摘要：以2个空间剖分T型钢梁柱连接角柱节点模型、1个刚性连接角柱节点模型以及2个平面剖分T型钢节
点模型为研究对象，完成剖分T型钢梁柱连接模型的拟静力试验.得到各节点模型的承载能力、应变发展状况、破 坏形式、滞回性能和耗能特性；分析弱轴对强轴的影响程度；探讨空间剖分T型钢梁柱连接节点与平面剖分T型钢 梁柱连接节点受力性能的差异.研究结果表明：在低周反复荷载作用下，钢框架角柱节点空间效应明显，不能忽略 弱轴对强轴的影响，还应考虑空间影响因素.
关键词：空间半刚性节点；T型钢；半刚性连接；拟静力试验;抗震性能中图分类号：TU 392 文献标志码：A 文章编号：1008 - 973X(2017)02 - 0287 - 10
Experiment on seismic performance of spatial beam to corner column connection with T-stub
HAN Dong1，BU Xin1，2，WANG Xin-wu2，JIANG Cang-ru1
(1. College of Civil Engineering and Architecture , Wuhan University of Technology •, Wuhan AS0000 , China ；
2. College of Civil Engineering , Luoyang Institute of Science and Technology , Luoyang 471023 , China)
Abstract： Quasi-static experiment was taken for beam to column joint models which connected by T-stubs with taking the following models as research objects： two beam to column spatial corner joints models connected with T-stubs, a beam-column spatial rigid corner joint model, and two beam to column plane joints models connected with T-stubs. Bearing capacity, strain development, failure mode, hysteretic performance and energy dissipation of each joint were obtained； the influence of the minor axis on the major axis was analyzed； the difference of the mechanical properties between the spatial joints and plane joints which connected by T-stub were investigated. Results show that under low cyclic loading, the spatial effect of the corner column joints is obvious and the effect of the minor axis on the major axis can not be neglected, while the spatial influence factors should be taken into account.Key words： spatial semi-rigid connections； T-stub； semi-rigid connection； quasi-static test； seismic performance
传统的栓焊梁柱连接节点在1995年日本阪神 地震和1994年美国北岭地震中出现了许多不同程 度的脆性破坏，因此高强螺栓半刚性梁柱连接成为 国内外专家研究的方向[15].近30年来，国内外专家对高强螺栓半刚性梁柱 连接的研究主要集中在平面梁柱连接节点的初始刚 度、变形能力、极限承载力、耗能特性等方面.特点主 要包括：1)现有的试验研究对象是框架结构中的平
收稿日期：2016 - 04 - 20. 浙江大学学报（工学版）网址：www. zjujoumals. com/eng基金项目：国家自然科学基金资助项目（51278238).作者筒介：韩冬（1974—），男，博士生，从事钢结构设计及施工等研究.ORCID: 0000-0002-5999-2054. E-mail:350076070®qq. com 通信联系人：王新武，男，教授.ORCID: 〇〇〇〇-〇〇〇2-1997-0897. E-mail:wxwl97100@sina. com288浙江大学学报（工学版)第51卷
面边柱节点；2)试验加载方式采用比较容易的梁端 加载[67] ;3)很少考虑框架柱承受的轴向压力对节点 的受力影响.但是在实际框架体系中，由于钢框架在 承受地震作用过程中，梁柱连接节点需要承受空间 传来的多个方向内力，受到的影响因素特别多，特别 是梁柱连接的空间效应不容忽略[811].因此，研究空间半刚性梁柱连接节点的受力特 性具有很好的工程意义.本文选取空间角柱节点和 对应的平面边柱节点为研究对象，采用柱端双向交 替受荷的加载方式进行拟静力试验，通过拟静力试 验研究空间角柱及平面边柱梁柱连接节点的抗 震性能.
1试件设计按照节点在空间钢框架中的位置主要包括空间 角柱节点、空间边柱节点以及空间中柱节点，见 图1.在现有的钢框架梁柱节点中按受力特点将节 点分为刚性与半刚性节点，而半刚性梁柱连接节点 中，剖分T型钢连接是比较典型的具有较大转动刚 度和承载力的梁柱连接形式之一.本文根据空间节 点在空间框架所在的相对位置，选取角柱节点为研 究对象.主要针对剖分T型钢连接的2个平面边柱 半刚性节点（PBJD1和PBJD2)、2个空间角柱半刚 性节点(KJJD1和KJJD2)和1个空间刚性连接的角 柱节点(KJGJD)为研究对象进行拟静力试验，如 图2〜4所示.
图1框架节点分类图Fig. 1 Classification of frame joints
空间半刚性节点采用剖分T型钢梁柱连接形 式.试件中的梁、柱均采用热轧H型钢，柱型号为WH300X300X 10 X 15,梁型号为 NH350 X 175 X
图2 PBJD1与PBJD 2节点示意图Fig. 2 PBJD1 and PBJD 2 connection
图3 KJJD1与KJJD 2节点示意图Fig. 3 KJJD1 and KJJD 2 connection
图4 刚性节点KJGJD示意图Fig. 4 Spatial rigid connection
7X11.螺栓为10. 9级M22高强螺栓.空间刚性节 点连接为传统栓焊连接方式[1213]，平面节点连接方 式与空间半刚性连接方式相同，但只考虑强轴所在 的方向.梁柱连接均按照钢结构施工及验收规程 (GB50205-2001)要求安装，节点试件中的构件尺寸 见表1.试验中所采用的梁、柱以及剖分T型钢采用同 一批次的钢材，钢材牌号为Q235B，材料力学性能 屈服强度久、抗拉强度/„、收缩率A、伸长率3和弹 性模量£，测试结果如表2所示.第2期韩冬，等：空间剖分T型钢梁柱连接角柱节点抗震试验
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Tab. 1表1节点试件参数表Basic parameters of specimens节点编号柱长度/mm强轴梁长度/mm 弱轴梁长度/mmT型件规格螺栓规格螺栓个数
PBJD13 0001 800—T270X200X8X12M2216PBJD23 0001 800—T270X200X 9X14M2216KJGJD3 0001 8001 900—M226KJJD13 0001 8001 900T270X200X8X12M2232KJJD23 0001 8001 900T270X200X 9X14M2232
表2节点试件钢材力学性能Tab. 2 Material properties of steels
钢材检测项目类别"MPafu/MPa.A/%
8/%
E/GPa
柱2714573628203
梁27046028. 528209T型钢26045636. 533207
2试验装置目前国内外在进行梁柱连接节点拟静力试验 时，大部分采用梁端加载方式，少部分采用柱端加载 方式，如图5(a)〜（b)所示.梁端加载方式虽然能够 使得节点的受力状态与实际的受力状态基本相吻 合，但其忽略了框架柱所具有的二阶效应；柱 端加载方式能够较全面的实现节点的受力状态，因 此本文选择柱端加载方式.对图5(b)的力学模型进 行受力分析如图5(c)所示，根据梁端和柱端的受力 特性和空间梁柱连接节点的受力特性，在节点的强 轴轴线方向和弱轴轴线方向分别设置2组水平作动 器，作动器一端安装在L形反力墙上，另一端与柱 子的上下两端相连并交替施加水平荷载；柱顶端设 置能够双向跟动的竖向作动器，对柱顶施加轴向压 力.以上5个作动器均由电液伺服试验系统控制加 载，南北向节点强轴轴线方向，东西向为节点的弱轴 轴线方向，在柱下端设置自主设计的万向滑动铰支 座，确保试验时能够实现双向加载.在东（E)西（W) 向和北（N)向的梁端同时设置可以实现双向跟动的 滑动支座，梁端部安装在四肢桁架柱上，在每根梁端 部上下翼缘分别设置饼状压力传感器来量测梁端的 支座反力，以空间角柱节点为例对试验装置进行说 明如图6所示，空间角柱节点KJJD1和KJJD2试验 现场如图7(a)所示，空间角柱刚性连接节点KJGJD 试验现场如图7(b)所示，平面边柱节点PBJD1和 PBJD2试验现场如图7(c)所示.
图5梁柱节点拟静力试验力学模型 Fig. 5 Mechanical model of beam-column connection quasi-static test