钢结构外露式柱脚弱轴方向节点力学性能研究
钢结构工程中柱脚设计初论
钢结构工程中柱脚设计初论钢结构建筑中，柱脚是必不可少的结构连接节点，其对整个结构的承载力及稳定性有着非常重要的作用，作为连接钢柱与钢筋混凝土基础或者基础梁的重要节点，其合理的受力分析和节点设计也就显得尤为必要。
柱脚按结构的内力分析，可大体分为铰接连接柱脚和刚性固定连接（刚接）柱脚两大类。
其中刚接柱脚包含外露式柱脚、埋入式柱脚及外包式柱脚。
刚接柱脚除了承受轴心压力和水平剪力外，还要承受弯矩。
对于工业厂房、多层及高层钢结构常采用刚接柱脚，《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）亦仅对钢结构的刚接柱脚加以规定。
本文即针对三种钢结构刚接柱脚节点形式的受力分析及设计做以探讨。
1 外露式柱脚外露式柱脚主要由底板、加劲肋、锚栓及锚栓支承托座等组成（图1），各部分的板件都应具有足够的强度和刚度，而且相互之间应有可靠的连接。
1.1 受力分析从力学角度看，外露式柱脚更适合作为半刚接性柱脚。
震害表明：其破坏特征是锚栓剪断、拉断或拔出。
结构设计中应考虑柱脚支座的非完全刚性连接，必要时按刚接和半刚接柱脚采用包络设计方法。
当仅采用刚接柱脚计算时，应考虑柱反弯点的下移引起的柱顶弯矩及相关构件的内力增大问题。
外露式柱脚由外露的柱脚螺栓承担钢柱底的弯矩和轴力，柱脚承载力不宜小于柱截面塑形屈服承载力的1.2倍。
底板的尺寸由基础混凝土的抗压设计强度确定，计算底板厚度时，可偏安全地取底板各区格的最大压力进行计算。
由于底板与基础之间不能承受拉应力，拉力应由锚栓来承担，当拉力过大，锚栓直径大于60mm时，可根据底板的受力实际情况，按压弯构件确定锚栓。
柱底剪力应由钢底板与其下钢筋混凝土之间的摩擦力承受（摩擦系数可取0.4）。
当水平剪力超过摩擦力时，可设置抗剪键及柱脚外包混凝土等有效抗剪措施承担。
1.2 节点构造设计外露式柱脚底板的一般厚度不应小于柱子较厚板件的厚度，且不宜小于30mm。
当需增设加劲肋和锚栓支承托座等补强措施时，底板长度和宽度外伸尺寸，每侧不宜超过底板厚度的18 倍。
火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能研究共3篇
火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能研究共3篇火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点力学性能研究1火灾是建筑物中最常发生的灾害之一，可能对结构件产生很大的影响。
本文将探讨火灾作用后钢管混凝土柱—钢梁节点的力学性能研究。
随着近年来钢管混凝土结构的广泛应用，钢管混凝土柱—钢梁节点的力学性能一直是研究的热点。
而火灾作用后的钢管混凝土柱—钢梁节点从微观和宏观两个方面受到了很大的影响。
在微观方面，钢管混凝土柱—钢梁节点中的钢筋会因为高温而产生一定程度的软化和塑性韧性降低；混凝土也会因为高温而发生水化反应减弱，失去强度。
因此，这些因素加起来会降低节点连接部位的抗弯刚度和承载能力。
在宏观方面，火灾作用后的节点存在各种不同的破坏模式。
例如，节点可能会出现脆性破坏，也可能会出现韧性破坏。
在脆性破坏情况下，节点连接部位的刚度和承载能力减少很多；而在韧性破坏情况下，节点失去的承载能力主要来自于裂缝扩展和混凝土剥落。
针对以上这些因素，许多研究者进行了广泛的研究。
其中，一些研究聚焦于不同钢管混凝土节点类型的火灾性能，如框架节点、框架—框支节点、框架—剪力墙节点等。
研究发现，这些不同类型的节点在高温下的承载能力和抗弯刚度有很大差异。
此外，一些研究还针对节点的流变性质进行了深入研究。
例如，在环向加载下，钢管混凝土节点的应力、应变关系存在与普通混凝土不同的特点。
这些研究对于理解节点在火灾作用下的力学性能提供了重要的依据。
此外，还有越来越多的研究将数值模拟和实验相结合，以更加深入地了解火灾作用下的节点性能。
数值模拟的方法可以预测节点在高温下的受力变形，并研究节点承载能力和抗震性能等方面的性能。
而实验可以验证这些数值结果，并为数值模拟提供实验数据。
综上所述，火灾作用后的钢管混凝土柱—钢梁节点受到许多因素的影响，包括微观和宏观方面。
人们开展了广泛而深入的研究，以进一步了解这些因素对节点性能的影响，并寻找改进和防范的方法。
这对我们提高设计和防火技术能力、确保建筑物安全具有重要意义。
新型钢结构梁端翼缘削弱型梁柱节点受力性能研究
新型钢结构梁端翼缘削弱型梁柱节点受力性能研究摘要：在我国工业化领域的不断发展中，钢结构也在建筑工程中得以广泛应用。
相比于传统的混凝土结构，钢结构不仅质量轻、强度高，而且施工效率也很高。
但是在地震等的外力作用下，钢结构框架将会遭到不同程度的损坏，尤其是梁柱节点等的这些关键部位，因为焊缝脆性大，所以更容易被破坏。
因此，在应用钢结构进行建筑工程的具体施工中，应格外重视其翼缘削弱梁柱节点位置的受力分析，以此来实现钢结构框架施工质量的合理控制，避免薄弱部位损坏对整体工程质量及其安全的不利影响。
关键词：建筑工程;新型钢结构;翼缘削弱型梁柱节点;力学性能;随着当今社会经济与城市化进程的发展，建筑工程在数量和规模上不断扩大。
同时，建筑工程技术也获得了不断地发展与进步。
就目前的建筑工程而言，钢结构已经得到了越来越广泛的应用。
为提升钢结构在我国建筑工程中的应用效果，保障整体结构的强度及其受力性能，本文对新型钢结构架端梁翼缘位置的削弱梁柱节点进行了受力性能的研究。
希望通过本次的研究，可以为钢结构在建筑工程中的良好应用与建筑工程行业的发展提供相应参考1 钢结构梁端翼缘削弱型梁柱节点的研究与发展概述在钢结构框架型建筑工程的建设施工中，为防止节点出现脆性破坏情况，相关学者对梁端翼缘削弱型的钢梁柱节点形式进行研究。
随着此类研究的不断深入，越来越多的半刚性节点开始被提出，这样的研究也为削弱型钢梁柱节点力学性能的改善提供了越来越多的科学支撑。
本次所研究的是一种新型钢结构梁段翼缘削弱型钢梁柱节点，它属于一种塑性的绞节点形式，是将摩擦型的塑性铰作为基础来进行简化所获得的一种节点。
通过该节点的应用，可以将耗能构件以及可装配构件取替，在保障节点力学性能的基础上让节点设计更加简单，为后期的维修和更换提供便利。
在地震等外力因素作用时，此类节点可凭借其自身的力学性能来抵御外力，尽最大限度保障整体建筑的安全性和稳定性；而在外力作用消失之后，只需要对耗能构件进行更换便可恢复其受力性能。
外露式钢柱脚抗弯性能试验研究
主要 为单调 加 载 ， 少 数 循 环 加 载试 验 也 仅 限于 中小
变 形 的柱脚 抗弯 性 能 ， 柱 脚节 点 在 大 变形 下 的
抗 弯性 能及 受力 机制 研究 相对 较 少
学性 能研 究较 少 。
。 目前 ， 对
外 露 式柱 脚 的锚栓 布置 方式 及柱 脚在 轴拉 力下 的力
性 及 耗 能 的影 响 。结 果 表 明 ， 增 加 ２个锚 栓 可 以提 高 ２ ０ ％ 左 右 的抗 弯承 载 力 ， 并提高耗能能力 ， 但 对 初 始 刚 度 的提 高并 不 明 显 。冷 拔 锚 栓 严 重 降低 了柱 脚 的 延性 和 耗 能 能 力 ， 不 宜 采 用 。 柱 脚 承 受 竖 向拉 力 时 ， 柱 脚 节 点 将 主 要 通 过 剪 切 变形 来抵 抗 水平 荷 载 ， 柱 脚 的 抗 弯承 载 力低 、 刚度小、 耗 能 和延 性较 差 。 关键词 ： 外露式钢柱脚 ； 锚 栓 ；轴 压 比 ； 抗 弯 承 载 力 ；滞 回性 能
本文 通过 拟静 力试 验 ， 以锚 栓材 料 、 数 量 和布 置
方式 以及 轴压 比等作 为 参 数 ， 对 外 露 式 钢 柱 脚在 大 变形 下 的抗弯 性 能进 行 了试 验 研 究 ， 并 考 察 了 钢柱
在承 受拉 压轴 力 时 柱脚 的受 力 性 能 ， 以期 为 我 国外
第一作者 ： 刘浩 ， 男， １ ９ ９ １年 出生 ， 硕士研究生。
要： 通 过 拟 静 力试 验 研 究 箱 型 截 面 柱 、 厚 底 板 和 混 凝 土 基 础 组 成 的 外 露 式 柱 脚 在 极 大 变 形 下 的 抗 弯 性 能 及 传
力 机 制 。 通 过 试 验 研 究锚 栓 的材 质 、 数 量 和 排 列 方 式 以及 轴 压 比等 参 数 对 外 露 式 柱 脚 的抗 弯 承 载 力 、 抗 弯 刚度 、 延
不锈钢工字形柱弱轴端板连接节点受力性能试验研究
不锈钢工字形柱弱轴端板连接节点受力性能试验研究袁焕鑫;高焌栋;杜新喜;钱辉【期刊名称】《天津大学学报:自然科学与工程技术版》【年(卷),期】2022(55)8【摘要】为探究不锈钢工字形柱弱轴端板连接节点的静力性能和抗震性能,开展了4个不锈钢弱轴边柱节点的单调静力加载和低周反复加载试验研究,其中奥氏体型和双相型不锈钢节点各2个.分别得到了节点试件在单调静力和低周反复荷载作用下的失效破坏形态、荷载-位移曲线以及螺栓力发展变化.结果表明:不锈钢弱轴边柱节点试件的静力试验曲线与骨架曲线较为接近,但随着循环次数和位移幅度的增加,出现损伤累积,骨架曲线的强度和延性出现下降.双相型不锈钢节点的初始刚度约为奥氏体型不锈钢节点的1.1倍,承载力约为后者的1.6~2.0倍,且累积耗能约为奥氏体型节点的2倍.静力荷载作用下,奥氏体型和双相型不锈钢节点试件的柱腹板受拉区域出现显著的塑性变形,且双相型不锈钢节点试件的螺栓头角部穿出柱腹板螺栓孔.低周反复荷载作用下,奥氏体型和双相型不锈钢节点试件的柱腹板横向加劲肋外侧焊趾处出现断裂破坏,滞回曲线存在明显捏拢现象以及不同程度的强度退化和刚度退化.此外,测得的节点转角满足现有规范限值,表明试验节点具有良好的变形性能.基于试验结果对现有普通钢梁柱弱轴节点计算公式的适用性进行了评估,结果表明现有普通钢弱轴节点计算公式低估了试验节点的初始转动刚度和受弯承载力.【总页数】9页(P839-847)【作者】袁焕鑫;高焌栋;杜新喜;钱辉【作者单位】武汉大学土木建筑工程学院;郑州大学土木工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU392.6【相关文献】1.翼缘削弱断面梁与箱形加强式工字形柱弱轴连接节点的抗震性能分析2.工字形柱弱轴盖板连接边框节点滞回性能影响因素分析3.PEC柱弱轴方向钢梁端板和顶底角钢连接节点抗震性能对比分析4.扩大圆弧形焊接孔对工字形柱弱轴连接节点\r 抗震性能的影响分析5.翼缘削弱型外伸式端板连接节点在梁柱弱轴方向的受力性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钢结构梁柱T型连接节点力学性能分析
钢结构梁柱T型连接节点力学性能分析钢结构梁柱T型连接节点是一种常用的连接方式，广泛应用于建筑和桥梁等领域。
在设计过程中，对该连接节点的力学性能进行分析至关重要，可以确保节点在使用过程中的稳定性和安全性。
本文将从节点的受力特点、节点的承载能力和节点的破坏机制三个方面进行力学性能的分析。
钢结构梁柱T型连接节点的力学性能受节点的受力特点影响。
在节点的受力过程中，主要包括节点受压、受拉和剪切力的作用。
节点受压和受拉力由梁或柱传递给节点，而剪切力则是由横接梁产生的。
在节点内部，通过加强筋和螺栓等连接件来承载这些受力。
因此，节点的力学性能取决于节点的材料性能和连接方式，并需要满足相应的安全强度和刚度要求。
节点的承载能力是指节点能够承受的最大力。
要分析节点的承载能力，需要考虑节点内部的受力传递机制和材料的强度。
节点内部的受力传递机制是材料的刚度和弹性恢复能力的体现，而材料的强度决定了节点的破坏载荷。
节点的承载能力可以通过计算和试验来确定。
在计算过程中，可以使用有限元分析等方法，考虑节点内部的应力分布和应变变化。
在试验过程中，可以通过加载试验来模拟实际工况，测试节点的承载能力。
节点的破坏机制也是分析节点力学性能的重要方面。
节点的破坏主要包括连接件破坏和节点整体破坏两种情况。
连接件破坏是指连接件的强度不足导致螺栓的断裂或剪切带的形成。
节点整体破坏是指节点柱或梁的破坏，通常是由于节点承载能力不足或材料疲劳引起的。
在进行节点的力学性能分析时，需要考虑连接件和节点本身的破坏机制，并采取相应的措施来提高节点的抗震性能和破坏韧性。
综上所述，钢结构梁柱T型连接节点的力学性能分析涉及节点的受力特点、节点的承载能力和节点的破坏机制。
通过对节点的力学性能进行分析，可以有效提高连接节点的设计和施工质量，确保节点在使用过程中的稳定性和安全性。
在实际工程中，应根据具体的工况和要求，选择合适的节点连接方式和优化的设计方案，以确保节点的力学性能满足工程的需求。
装配式钢结构梁柱节点性能研究
装配式钢结构梁柱节点性能研究建筑工业化是我国未来建筑业的发展方向,其目标是达到构件标准化、生产预制化及施工装配化,从根本上改变原有的设计、生产、施工等方式,全面实现建筑产品的环保与价值。
根据建筑工业化的理念,我国大力倡导新修建筑须满足一定的预制率,积极推广装配式混凝土结构和钢结构在建筑中的应用。
为推动装配式钢结构在建筑业中的应用,诸多学者对梁柱节点做了大量的研究工作,并提出新颖的装配式梁柱节点形式。
本文根据现有的装配式钢结构节点形式,提出一种带法兰盘的新型连接节点形式,该节点可达到完全装配化施工。
为了更准确说明此类节点的性能,按照规范设计两种不同形式的节点作性能对比试验。
同时,利用有限元软件ANSYS对节点进行初步的数值模拟,以验证试验数据的可靠性。
梁采用悬臂拼装的形式进行连接,连接处螺栓的使用量按等强度设计原则确定,新型节点柱的连接则是通过上柱底和下柱顶的法兰盘由螺栓进行连接,其余两种节点均是直接采用焊接。
本文通过试验和有限元的数值模拟,得到以下结论:1、法兰盘节点的滞回曲线较焊接节点更饱满,但由于仍采用焊接的方式连接梁柱,使得其滞回曲线整体饱满程度偏低。
外环板节点的滞回性能优于法兰盘节点,其饱满的滞回曲线,表明该连接形式具有较强的塑性变形能力和耗能能力。
2、根据M-θ关系曲线可以看出,外环板节点与法兰盘节点在相同的荷载作用下,产生的相对转角均要小于焊接节点。
因此,外环板和法兰盘连接的梁柱节点刚度均大于焊接节点,且外环板的刚度较法兰盘更大。
3、采用焊接连接的节点在横向、纵向及斜向的应变值变化起伏大,加载初期节点域主要是处于受压状态,随着荷载的增加逐渐转变为受拉状态。
法兰盘节点的节点域在加载中始终处于受压状态,且外环板节点的节点域在横向一直处于受拉状态。
4、对选取的三条传力路径进行分析,外环板节点在梁翼缘上的传力性能略低于其它两种形式的节点,这是因为外环板加强了梁柱连接处的刚度,使得梁端荷载不利于传递至钢管柱,故在梁翼缘处产生较大的变形。
外露式钢柱脚极限承载力算法
外露式钢柱脚极限承载力算法外露式钢柱脚极限承载力算法是一个涉及结构工程设计和分析的重要问题。
钢柱脚作为建筑物或桥梁等钢结构体系的关键构件，其极限承载力决定了结构整体的稳定性和安全性。
因此，准确评估钢柱脚的极限承载力至关重要。
在计算外露式钢柱脚的极限承载力时，需要考虑多个因素，包括钢柱脚的几何尺寸、材料属性、荷载类型以及连接方式等。
以下是一个基本的算法框架，用于估算外露式钢柱脚的极限承载力：确定钢柱脚的几何尺寸和材料属性。
这包括柱脚的截面尺寸、厚度、材料类型以及屈服强度等。
这些参数将直接影响柱脚的承载能力。
分析荷载类型和加载条件。
荷载类型可能包括静载、动载、风载、地震载等，加载条件则包括荷载的方向、大小和分布等。
这些因素将决定柱脚所承受的实际应力状态。
考虑柱脚与基础的连接方式。
外露式钢柱脚通常通过焊接或螺栓连接等方式与基础相连。
不同的连接方式将影响柱脚的传力机制和应力分布，从而影响其极限承载力。
应用适当的结构分析方法和设计软件。
常用的结构分析方法包括有限元分析、塑性铰分析等。
通过这些方法，可以模拟柱脚在不同荷载作用下的受力状态，从而估算其极限承载力。
进行必要的实验验证和工程实践考虑。
实验验证可以通过对实际柱脚进行加载试验来验证算法的准确性和可靠性。
工程实践考虑则包括考虑施工误差、材料变异等因素对柱脚极限承载力的影响。
综上所述，外露式钢柱脚极限承载力算法是一个复杂而关键的问题。
通过综合考虑几何尺寸、材料属性、荷载类型和连接方式等多个因素，运用适当的结构分析方法和设计软件，我们可以估算出钢柱脚的极限承载力，为结构工程的设计和安全评估提供重要依据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钢结构外露式柱脚弱轴方向节点力学性能研究
钢结构外露式柱脚作为轻型钢结构中广泛应用的柱脚节点,其节点力学性能
在整体结构性能当中起着关键性的作用。工程中为了简化设计,通常将柱脚节点
视为刚接或铰接,但学术界普遍认为钢结构柱脚节点是具有一定的抗弯刚度的。
目前对外露式柱脚节点的半刚性研究,主要集中在强轴方向,对于弱轴方向
上的半刚性性能研究则存在空白。基于上述问题,本文进行了以下研究:(1)对外
露式柱脚节点进行了试验研究。
设计并进行了八组外露式柱脚弱轴方向水平循环加载试验,研究了轴向力、
底板厚度、锚栓直径及其强弱轴方向间距、加劲肋的设置与柱截面宽度对节点受
力性能的影响,分析对比了不同参数外露式柱脚节点的抗弯刚度、抗弯承载力、
延性、耗能能力以及破坏模式等内容。建立了理想化的柱脚节点滞回曲线模型;(2)
对外露式柱脚节点进行了有限元分析。
采用有限元软件ABAQUS建立了外露式柱脚节点的三维实体有限元模型,设
置了与试验相同的参数与加载条件。有限元的计算结果与试验结果吻合,验证了
有限元模型的准确性。
提高试验所研究的变量水平数,并补充了锚栓强度等级以及焊缝厚度,研究
这些参数对柱脚节点的抗弯刚度、抗弯承载力以及破坏模式的影响;(3)对外露式
柱脚节点进行了抗弯刚度的计算。归纳了欧洲规范3中计算外露式柱脚节点抗弯
刚度的原理以及其局限性,探讨了轴向力对柱脚节点受力性能的影响。
基于组件法原理,建立了外露式柱脚弱轴方向上抗弯刚度计算模型,对比了
试验值、有限元分析值以及模型计算值,验证了计算模型的有效性;(4)对外露式
柱脚节点进行了弯矩-转角全过程曲线模拟。基于本文提出的抗弯刚度组件法计
算模型,提出组件屈服的概念,拟合了柱脚节点弯矩-转角全过程曲线,对比了试
验结果与拟合结果,验证了拟合方法的有效性。