钢框架箱形柱与H型钢梁全焊连接节点中水平加劲隔板设置的条件

摘要

钢结构理论研究中，节点、强度、稳定的研究占据同等重要的地位。作为最常用的结构形式，钢框架一直受到学者们的偏爱，有关研究层出不穷，钢框架梁柱连接节点也一直备受关注。虽然箱形截面柱被越来越广泛的应用于实际工程中，但我国钢结构设计规范缺乏相应的设计条文，所以对钢框架中箱形柱与H型钢梁全焊连接节点的性能研究越来越受到重视。本文意在初步填补这一空白，明晰这种梁柱连接的受力性能，并能初步服务于工程设计。 节点取自边框架子结构。通过对四大类节点共71个有限元模型的非线性参数化分析，总体把握其受力特性。详细阐述了影响连接节点受力性能三种主要因素，发现节点承载力并非由某一种单因素来决定。各因素之间是相互影响，相互耦合的。然而，无法从有限元分析中直接确定这种柔性节点的极限承载力。有限元结果反映的问题是模糊的、繁乱的。因此本文进一步对这种连接节点进行了简化理论分析。 首先，对这种节点的变形进行了理论分析。通过有限元结果发现结构变形由结构整体变形和柱翼缘板局部变形两部分组成。根据弹性薄板弯曲理论，采用瑞雷．里兹法对柱翼缘板的局部弯曲变形进行了近似分析。由于难于选择合适的挠曲面函数，所以理论分析结果与有限元结果误差较大，但两者变化趋势却是相似的。因此基于理论分析提出了由刚度决定的设置水平加劲隔板的第一种限制条件。 其次，对节点的承载力进行了理论分析。通过有限元结果，分别对柱与梁同宽和柱与梁不同宽的情况确立了柱翼缘板可能发生的三种屈服线机构。根据矩形板的屈服线(塑性铰线)理论，分别推导出两种情况下的极限承载力，即节点的极限承载力。与有限元结果较为吻合，且多数情况偏于安全。最后，将理论分析结果与有限元结果加以对比，发现理论结果确能代表节点的极限承载力状态。由此得出了由承载力决定的设置水平加劲隔板的第二种限制条件。 由刚度条件和承载力条件即可确定钢框架箱形柱与H型钢梁全焊连接节点中水平加劲隔板设置的条件。

目录

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论文说明：符号注释

声明

1绪论

1.1课题的背景

1.2国内外研究现状

1.2.1工形(H形)截面柱节点加劲肋的研究

1.2.2箱形截面柱节点加劲隔板的研究

1.2.3方钢管T形连接节点承载力的研究现状

1.3本文研究内容及目的

1.3.1 研究目的

1.3.2研究内容

2有限元模型的建立

2.1引言

2.2几何模型

2.3材料的本构关系

2.4屈服条件和强化模型

2.5单元类型

2.6单元划分和边界条件

2.7非线性分析过程

2.7.1几何非线性和材料非线性

2.7.2非线性方程求解方法

2.7.3施加荷载

2.8本章小结

3有限元结果及分析

3.1四类模型结果的整体评价

3.1.1 A类节点整体评价

3.1.2 B类节点整体评价

3.1.3 C类节点整体评价

3.1.4 D类节点整体评价

3.2柱翼缘宽厚比的影响

3.3梁高宽比的影响

3.4梁的应力分析

3.5柱翼缘的应力分析

3.6本章小结

4节点变形的理论分析

4.1有限元结果与分析

4.2节点变形的力学简化分析

4.3误差分析及加劲肋设置的条件

4.4本章小结

5节点承载力的理论分析

5.1引言

5.2节点的受力过程

5.2.1梁总体受力性能

5.2.2柱翼缘总体受力性能

5.3节点承载力的理论分析

5.3.1屈服线理论介绍

5.3.2柱翼缘板破坏机构的确定

5.3.3用虚功法求解节点承载力

5.4节点承载力的综合分析

5.4.1有关节点承载力的讨论

5.4.2有关弯矩-转角曲线的讨论

5.5本章小结

6结论

6.1结论及建议

6.2本文研究存在的不足

6.3研究的后续工作

致 谢

参考文献

附 录