冷弯薄壁方钢管梁柱加腋节点抗震性能研究

冷弯薄壁型钢组合柱受力性能研究进展张宁美1 康轶涛2摘要：冷弯薄壁型钢组合柱是通过自攻螺钉连接2个或多个冷弯薄壁C型、U型钢而形成的组合立柱。

本文介绍了国内外冷弯薄壁型钢组合柱的设计规范，总结了国内外对冷弯薄壁型钢组合柱受力性能的理论研究成果，最后在分析的基础上总结了冷弯薄壁型钢组合柱受力性能研究目前急需解决的问题。

关键词：冷弯薄壁型钢；组合柱；受力性能Research Progress on the mechanical performance of cold-formed thin-walled steel composite columnsZHANG Ningmei1，KANG Yitao2（1.MCC No.5 Group Shanghai Co.Ltd.，Shanghai 201999，China；2．College of Architecture and Civil Engineering，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）Abstract：The cold-formed thin-walled steel composite column is a composite column formed by connecting 2 or more cold-formed thin-walled C and U steel through a self tapping screw.This paper introduces the design and specification of cold-formed steel columns，summarized the cold-formed steel column stress performance theory research results，on the basis of the analysis of the stress of cold-formed steel columns on the urgent.Key words：Cold-formed thin-walled steel，Composite column，Mechanical performance1 前言近年来，冷弯薄壁型钢构件得到了大力发展，充分发挥了冷弯薄壁型钢体系的用钢量低，自重轻，工业化程度高，施工周期短等优点。

第32卷第6期2021年12月Vol.32No.6Dec.2021中原工学院学报JOURNAL OF ZHONGYUAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY文章编号：1671-6906(2021)06-0035-09L形钢管混凝土柱一钢梁节点抗震性能研究赵毅1,许慧慧1,王帅皿，闫梦辉"(1.中原工学晩建筑工程学院，河南郑酣450007；2.机械工业第六设计研究晓有限公司，河南郑州450007)摘要：为了研究异形钢管混凝土柱一钢梁节点的抗震性館，利用有限元软件ABAQUS,依据结构设计中"强节点，騎构件”的设计原则，建止了一种新型侧板连接L形钢管混凝土柱一钢梁节点模型。

以有无侧板、侧板长度、侧板厚度、侧板类型和不同轴压比为主要参数，分析了该类型节点在循环荷载作用下的抗震性能。

结果表明：该类型节点整体抗震性能较好；相较于无侧板节点模型，有侧板节点模型极限承裁，力提高；侧板的外伸长度可以控制塑性姣的住置；侧板厚度与轴压比对节点模型抗震性館笛彩响不明显；对侧板凸角进行斜坡处理，会使节点模型极限承载力降低。

该研究成果为异形钢管混凝土结构的推广应用提供了理论参考。

关键词：L形钢管混凝土柱；节点；有限元；抗震性館中图分类号：TU398文献标志码：A DOI：10.3969力.issn.1671—6906.2021.06.006Study on seismic behavior of L-shaped concrete filledsteel tubular column-steel beam jointsZHAO Yi1,XU Huihui1,WANG Shua严，YAN Menghui1-2(1.School of Civil Engineering and Architecture,Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou450007,China；2.The Sixth Design and Research Institute of Machinery Industry Co.,LTD.,Zhengzhou450007,China)Abstract:In order to study the seismic performance of special-shaped concrete filled steel tubular column­steel beam joint,a new type of「shaped concrete filled steel tubular column-steel beam joint model with side plate connection was established by using finite element software ABAQUS according to the design principle of a strong joints,weak members”in structural design.With the presence,length,thickness and type of side plate and different coaxial pressure ratio as the main parameters?the seismic performance of the joint under cyclic loading was analyzed・The results show that the overall seismic performance of the joints is better,and the ultimate bearing capacity of the joints with side plates is increased compared with the model with­out side plates.The extension length of the side plate can control the position of plastic hinge forma-tiori.The influence o£the thickness of side plate and axial compression ratio on the seismic perform­ance of joints is not obvious.The ultimate bearing capacity of the joints is reduced by the treatment of side plate convex slope・The research results provide a theoretical reference for the popularization and application of special-shaped concrete-filled steel tubular structures.Key words:L-shaped concrete-filled steel tubular column；node；finite element；seismic performance收稿日期：2021-06-21基金项目：国家自然科学基金项目(51408621);河南省青年骨干教师资助项目(2017GGJS119)引文格式:赵毅,许慧慧，王帅，等・L形钢管混凝土柱一钢梁节点抗震性能研究「J].中原工学院学报,2021,32(6)=35-43.ZHAO Yi,XU Huihui,WANG Shuai,et al.Study on seismic behavior of L-shaped concrete filled steel tubular column-steel beam joints [Jl Journal of Zhongyuan University of Technology,2021,32(6)：35—43(in Chinese).• 36 •中原工学院学报2021年 第32卷方、矩形截面钢管混凝土柱凸出墙体，不但不利于室内装修,而且会使居住舒适度降低。

合肥工业大学硕士学位论文冷弯薄壁型钢-混凝土组合梁受力性能分析研究姓名：汤德亮申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：肖亚明2010-11冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁受力性能分析研究摘要冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁作为一种新型的组合结构，能够充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能，具有承载力高，延性好，刚度大等优点。

正是由于其优越的性能，所以越来越受到人们的重视。

本文在收集国内外已有资料的基础上，通过理论分析研究，探讨了帽型截面冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁在静力荷载作用下的受力过程，抗弯承载力，挠度变形以及其对冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁变形的影响等工作机理。

研究结果表明，帽型截面冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁具有较好的承载力和良好的变形能力。

本文采用大型有限元分析程序ANSYS对帽型截面冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁进行非线性有限元模拟，将有限元模拟结果与已有的试验结果相对比，发现二者能够较好的吻合，从而证明了有限元分析具有较高的正确度。

同时利用有限元程序对混凝土强度等级，混凝土翼缘板厚，栓钉连接件间距等参数进行变量分析，结果表明各参数对其承载能力和变形都有不同程度的影响。

希望这些结论能对工程实践提供有益的参考。

关键词：冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁，分析研究，非线性有限元，抗弯承载力Theoretical Research on Bearing Capacity of Cold-FormedSteel-Concrete Composite BeamsAbstractAs a kind of transversal composite element,Cold-Formed Steel-Concrete Composite Beams has the higher load bearing capacity,the better rigidity and the bigger deformation. Because of the great advantages of Cold-Formed steel-concrete composite beams,it comes to be widely considered by more and more structural engineers. Based on comprehensive collection of existing research documents in and beyond our country,the performance of Cold-Formed Steel-Concrete Composite Beams with hat section under static and monotonic loads,such as flexural capacity,deflection.Studies show that these composite beams have high flexural capacity and large defommation.Nonlinear finite model of Cold-Formed Steel-ConcreteComposite Beams with hat section are simulated by ANSYS in this paper.The ersults of finite element received throuch calculation analysis and test research are similar.It proves that the finite element analysis of Cold-Formed Steel-ConcreteComposite Beams is correct.Moreover,the influence,such as the strength of concrete,distance of anti-shear connections and thickness of concrete slab,are analyzed.The results show some parameters have influence on flexural capacity . With it，I hope to take the theory to a high layer.Keywords：cold-formed steel-concrete composite beams, theoretical research, nonlinear analysis, flexural capacity插图清单图1.1 冷弯薄壁型钢—混凝土组合梁截面示意图. . . . . . . . . . . . .11图2.1 U型截面钢梁试件及配筋. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14图2.2 加载点布置简图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15图2.3 正,负弯矩区梁加载实图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16图2.4 帽型组合梁跨中截面应变分布. . . . . . . . . . . . . . . . . .17图2.5 帽型组合梁荷载—跨中挠度曲线. . . . . . . . . . . . . . . .18图2.6 相对滑移分布. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .18图2.7 正弯矩区换算截面塑性应力分布图. . . . . .. . . . . . . . . . . .19图3.1 考虑滑移影响时组合梁弹性抗弯刚度计算模型. . . . . . . . . . . .21图3.2 塑性中和轴在混凝土翼缘板内时的组合梁截面及应力图形. . . . . . . 24图3.3 塑性中和轴在钢梁内时的组合梁截面及应力图形. . . . . . . . . .25图3.4 部分剪力连接组合梁截面及应力图形. . . . . . . . . . . . . .25图4.1 迭代示意图. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .27图4.2 荷载步、子步及“时间” . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29图4.3 SHELL181单元几何模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30图4.4 SOLID65单元几何模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..30图4.5Combin14单元示意图. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .31图4.6Combin39单元的几何模型图. . . . . . . . . . . . . . . . . . .31图4.7 钢材的应力-应变关系 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32图4.8 主应力空间的Mises屈服面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32图4.9 混凝土的应力应变关系. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33图4.10 组合梁有限元模型示意图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34图4.11 冷弯薄壁型钢有限元模型示意图. . . . . . . . . . . . . . . . .34图4.12 模型Mises应力云图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35图4.13 模型沿Z向应力云图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35图4.14 沿跨中截面高度试验与有限元应变结果对比. . . . . . . . . . . . 36图4.15 跨中挠度变形示意图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36图4.16 跨中挠度变形有限元与试验对比. . . . . . . . . . . . . . . . .37图4.17 模型沿梁长方向滑移分布示意图. . . . . .. . . . . . . . . . . 37图4.18 梁端滑移有限元与试验对比. . . . . .. . . . . . . . . . . . .38图4.19 改变混凝土等级荷载—跨中挠度曲线. . . . . . . . . . . . . . .39图4.20 改变混凝土等级荷载—梁端滑移曲线. . . . . . . . . . . . . . . 39 图4.21 改变组合梁翼缘板厚荷载—挠度曲线. . . . . . . .. . . . . . . 40图4.22 改变组合梁翼缘板厚荷载—梁端滑移曲线. . . . . . . . . . . . . 41 图4.23 改变栓钉连接间距组合梁荷载—挠度曲线.. . . . . . . . . . . . . 42图 4.24 改变栓钉连接间距组合梁荷载—滑移曲线. . . . . . . . . . . . .42表格清单表2.1 试验梁参数设计. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .14表2.2 主要材料力学性能. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 15表2.3 正弯矩作用的帽型梁特征弯矩与跨中挠度 . . . . . . . . . . . . 17表2.4 组合梁承载能力试验值与理论计算值误差分析表. . . .. . . . . . . . 20表4.1 不同混凝土等级对组合梁承载力的影响. . . . . . . . .. . . . . . 39表4.2 不同翼缘板厚对组合梁承载力的影响. . . . . . . . . . . . . . . 40表4.3 不同栓钉连接间距对组合梁承载力的影响 . . . . . . . . . . . . . 41独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

仿古建筑钢结构双梁-柱边节点抗震性能试验研究3篇仿古建筑钢结构双梁-柱边节点抗震性能试验研究1仿古建筑钢结构双梁-柱边节点抗震性能试验研究随着人们对于建筑安全性要求的提高，对于钢结构建筑的研究和应用也越来越多。

在这些钢结构中，双梁-柱结构因其结构简单、适用范围广等优点，成为了研究的热点之一。

而如何提高双梁-柱节点的抗震性能，一直是该领域研究的重点之一。

本文旨在探究钢结构双梁-柱边节点的抗震性能，并且通过试验研究来验证结论。

一、双梁-柱边节点的构造特点双梁-柱结构是由一对梁、柱和节点组成的结构体系，其中节点起到连接梁柱的作用。

钢结构双梁-柱结构中的节点是整个结构的重要组成部分，不仅仅是梁和柱的连接部分，还需要具备一定的承载和刚度的要求。

双梁-柱结构节点组件的构造特点主要有以下几个方面：1、节点指钢结构中梁和柱的连接部件。

其主要构造包括节点钢板、角钢、螺栓等。

2、双梁-柱结构节点的作用是连接双梁和柱子，通常使用刚性节点设计。

3、双梁-柱结构节点需要具有高的承载能力和良好的刚度。

4、因为双梁-柱节点处受到的力较大，所以需要采取一定的预制技术。

二、双梁-柱边节点的抗震性能钢结构建筑在发生地震时，往往会受到很大的力量作用，从而导致建筑结构的破坏。

因此，钢结构建筑的抗震性能是非常关键的一点，其中双梁-柱节点的抗震性能尤为重要。

双梁-柱边节点的抗震性能表现在以下几个方面：1、钢结构双梁-柱边节点的抗震性能直接影响整个结构的抗震性能，其性能的优劣会影响结构的整体稳定性。

2、当建筑发生地震作用时，节点连接部分承受的力较大，需要具有较高的承载能力和良好的刚度。

3、如果双梁-柱节点设计不合理，在地震时极易出现节点裂缝、变形等问题。

三、试验研究考虑到双梁-柱节点对于整个结构的重要性，我们进行了一系列的试验研究，以验证双梁-柱节点的抗震性能。

试验过程中，我们采用先进的试验设备和测量方法，对双梁-柱节点的承载能力、刚度等参数进行了测定。

冷弯薄壁型住宅墙柱体系轴向性能研究
本文采用有限单元法对冷弯薄壁型钢住宅墙柱体系在竖向荷载作用下的承载力及破坏模式进行了分析并提出了建议设计方法。

建立了有限元分析模型,用塑性壳单元模拟立柱和墙板,用梁单元模拟连接立柱和顶梁、底梁及面板的螺钉,用接触单元模拟立柱和顶梁、底梁之间的接触。

分析中考虑材料非线性、几何非线性、接触非线性,得出立柱的极限荷载和破坏模式。

通过对单根柱、不带面板钢框架和一面石膏板、一面定向刨花板(OSB板)墙柱体系试验试件在竖向荷载作用下的承载力、破坏模式和变形分析,验证了本文有限元方法的正确性。

采用验证后的有限元模型分析了墙板厚度、柱子间距、螺钉间距、钢材级别等参数对墙柱体系轴向性能的影响。

参数分析结果表明:当墙板厚度在11mm以上时,增大墙板厚度不能提高墙架柱的轴向承载力;墙架柱间距由400mm增大到600mm时,轴向承载力略有提高;墙板与中间构件连接的螺钉间距大于300mm时,减小螺钉间距可显著提高墙架柱轴向承载力,墙板与中间构件连接的螺钉间距小于300mm时,继续减小螺钉间距对轴向承载力的提高不明显。

用有限元模型分析了冷弯薄壁型钢住宅中常用墙柱体系在竖向荷载作用下的承载力,然后结合我国现行规范,提出了这种墙柱体系轴向承载力的设计建议,并用国内外大量试验验证了本文建议方法的正确性。

钢管混凝土柱与钢梁隔板贯通式节点抗震性能研究摘要：方形钢管混凝土柱在建筑结构中的使用越来越广泛。

为了研究由方形钢管柱和钢-混凝土组合梁（钢梁）连接的内部膜片直通型接头的抗震性能，对10个接头样本进行了低周循环荷载试验。

在此基础上，对其核心区域的抗震性能进行了更深入的研究和分析，例如作用力过程，破坏形式，磁滞曲线，骨架曲线，延性，刚度下降，强度下降和能量耗散能力。

研究结果表明，节点试件的磁滞曲线具有明显的纺锤形，非常饱满，具有很强的消能能力。

内膜直通型节点即使在节点损坏的情况下，也具有良好的延展性和承载能力，是延性故障。

在整个加载过程中，接头的刚度明显降低，强度很小，可以在地震防御工事地区普及。

关键词：钢管混凝土柱；钢梁隔板；贯通式节点；抗震性能1试验概况1．1试件设计为该测试设计了四个十字形全尺寸接头样本。

其中，试样CV1的钢梁法兰的端部用楔形钢板加固（称为侧板加固型）。

CS系列试样的钢梁法兰设置在膜片A 半径为20mm的圆弧倒角的交界处，并将隔板从两侧制成斜率为1：4的斜面（简称斜面）类型）。

CS系列试件的主要变化参数是隔膜的厚度，浇注孔的L直径，钢管的宽厚比以及钢管是否填充有混凝土。

下部法兰和隔板之间的对接焊缝在焊接时配备了背板，焊接完成后不能将其移除。

焊条采用E43系列；钢梁腹板与剪力板的连接螺栓采用10.9级M16摩擦式高强度螺栓。

试件的钢为Q235B，管内混凝土的设计标记为C40，立方抗压强度为fc = 47.6MPa，弹性模量E =3.73×10MPa。

1.2试验装置及测量内容千斤顶施加在塔顶的恒定垂直载荷，载荷值由液压油泵自动控制器控制。

左右横梁末端使用两个MTS执行器，以施加非对称的低周期重复载荷，并且执行器的行程为±350mm。

为了防止悬臂梁的整体不稳定，在梁端设置了侧向支撑。

MTS 数据采集系统自动收集梁端载荷P和垂直位移，并绘制P-A滞后曲线。

千分表安装在样品上，以测量梁端塑料铰链区域的角和节点区域的剪切变形。