顶底角钢、腹板双角钢连接的冷弯薄壁C型钢梁柱节点性能研究

摘要

在钢结构的设计中，节点的合理设计是保证结构安全的重要一环，其性能直接影响结构的稳定、强度和刚度等性能，而传统设计和分析理论中，总是将梁柱连接简单假定为完全刚接或理想铰接，但基于假设的设计则可能是不安全或保守的，并不能真实反映实际情况。现实顶底角钢、腹板双角钢连接冷弯薄壁C型钢梁柱节点是可以变形的，且具有一定的非线性特征，它介于理想铰接和完全刚接之间。 通过重庆大学进行的顶底角钢、腹板双角钢连接冷弯薄壁C型钢梁柱节点的单向加载拟静力试验，对影响该类半刚性节点连接性能的主要因素进行分析。 在与试验对比的基础上，采用正交(试验)设计安排数值模拟方案，利用通用有限元分析软件对该类半刚性连接节点中的主要构件的顶部，底部，腹板角钢，高强螺栓，梁翼缘，柱翼缘进行三维非线性有限元精细模拟，得到M-θ关系曲线、极限弯矩承载力、初始连接刚度等连接性能数据，探讨了此类连接节点的主要受力性能。 采用正交(试验)设计的级差分析方法，计算比较出各主要因素对初始连接刚度和极限弯矩承载力的影响强弱程度，并采用正交(试验)设计的多元线性回归分析方法推导了此类半刚性连接节点在单向加载下，当其它影响因素条件给定时，极限弯矩承载力或初始连接刚度和顶底角钢厚度、腹板角钢厚度、螺栓直径这3个主要影响因素之间的函数关系，得出了用于计算极限弯矩承载力或初始连接刚度的近似线性回归公式。 总结本文工作，提出了一些本课题的不足以及尚待解决的问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2顶底角钢、腹板双角钢连接的梁柱节点国内外的研究情况

1.3本文的研究方法

1.4本文研究的内容和意义

1.5论文内容安排

2半刚性连接的基本理论

2.1半刚性连接的分类方法

2.1.1欧洲规范的分类方法

2.1.2美国规范的分类方法

2.1.3Bjorhvde的分类方法

2.1.4其它分类方法

2.2半刚性连接的类型

2.3半刚性连接的数学模型

2.3.1线性模型

2.3.2多项式模型

2.3.3 B样条模型

2.3.4幂函数模型

2.3.5指数函数模型

2.4顶底角钢、带腹板双角钢连接的基本理论

2.4.1顶底角钢、带腹板双角钢连接的约束关系

2.4.2有关顶底角钢、带腹板双角钢连接的现行设计方法

3顶底角钢、带腹板双角钢连接的冷弯薄壁C型钢梁柱试验研究

3.1试验目的

3.2试验方案

3.3试件尺寸和材料性能

3.4试件加载及数据采集方法

3.5试验终止的条件

3.6试验现象和结论

4 正交试验设计和和ANSYS建模分析

4.1正交设计的概念

4.2正交表

4.3本文的正交设计方法

4.3.1确定因素和水平

4.3.2正交试验方案

4.3.3级差分析方法

4.4梁柱顶底角钢带腹板双角钢连接节点的非线性有限元分析

4.4.1引言

4.4.2基本假定

4.4.3有限元模型的单元属性选择

4.4.4材料属性定义

4.4.5几何模型的建立

4.4.6有限单元划分

4.4.7接触条件定义

4.4.8荷载及边界条件设定

4.4.9有限元分析求解及结论

4.5数值模拟的结论

5顶底角钢、带腹板双角钢连接性能影响因素分析

5.1正交设计(数值模拟试验)级差分析

5.1.1初始连接刚度的级差分析

5.1.2极限弯矩承载力的级差分析

5.1.3正交设计(数值模拟试验)级差分析的结论

5.2正交设计(数值模拟试验)回归分析

5.2.1极限弯矩承载力的线性回归分析

5.2.2初始连接刚度的线性回归分析

5.2.3正交设计(数值模拟试验)回归分析的结论

6结论和研究展望

6.1结论

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录