钢框架非对称加强型节点抗震分析

摘要

本文研究的非对称加强节点是在对称加强节点的基础上，同时考虑对称加强节点在施工过程中存在降低建筑物净空、施焊困难、成本较高的缺点发展而来的一种比较新型的加强型节点。针对肋板非对称加强节点、腋板非对称加强节点以及普通栓焊节点进了一系列有限元模拟分析。
　　本研究主要内容包括：⑴总结非对称加强节点的试验研究，并且利用有限元分析软件ANSYS分别制作了肋板以及腋板非对称加强节点的模型。通过有限元分析得到的结论和前人所做试验结论进行了一系列对比。研究结果表明:非对称加强节点具有很好的抗震耗能性能，可以将塑性铰外移到节点区域以外，有效保护节点，同时证明了有限元分析的合理性和准确性。⑵应用有限元分析软件ANSYS建立了8个非对称加强节点模型，分别讨论加强板厚度对节点性能的影响。研究结果表明:增大节点加强板的厚度，两类非对称加强节点的初始刚度均有了一定程度的提高。肋板非对称加强节点的滞回曲线和骨架曲线变化不大;加强节点的其他性能如:延性性能、耗能性能均随着厚度的变化，先增加后减小。随着厚度的增加腋板非对称加强节点的滞回曲线和骨架曲线变化也不是很大，节点的延性系数、等效粘滞系数、塑性转角呈现逐渐减少的趋势。⑶应用有限元分析软件ANSYS建立了8个非对称加强节点模型，分别讨论加强板长度对节点性能的影响。研究结果表明:增大加强板长度，两类非对称加强节点的初始刚度均有了一定程度的提高。不同点在于:肋板非对称加强节点的滞回环面积得到一定程度增加;节点的延性性能、耗能性能反而随着长度的增加逐渐减小。腋板加强节点随着长度的增加各种性能均得到一定程度的增加。⑷将前面章节完成的肋板以及腋板非对称加强节点的有限元分析结果与普通栓焊节点的有限元分析结果对比。试验结果表明:非对称加强节点比普通节点的滞回性能、承载力、延性性能、耗能性能以及初始刚度均有了很大程度的提高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 节点破坏机理

1．3 钢框架加强型节点的构造形式

1．3．1 板式加强型节点

1．3．2 腋板加强节点

1．3．3 肋板加强型节点

1．4 近年来世界各国对钢结构梁柱加强型节点的研究

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 论文的主要研究方法及主要工作

第二章 基本理论

2．1 非线性基本理论

2．1．1 几何非线性

2．1．2 材料非线性

2．1．3 接触问题

2．2 ANSYS软件简介及建模中的关键问题

2．2．1 ANSYS软件简介

2．2．2 单元类型

2．2．3 材料属性设置

2．3 节点抗震性能

2．3．1 滞回曲线和骨架曲线

2．3．2 延性性能

2．3．3 结构耗能

2．3．4 刚度退化

2．4 加强节点的设计原则

第三章 钢框架非对称加强型节点的试验与有限元模拟对比分析

3．1 钢框架非对称加强型节点的试验

3．1．1 试验概况

3．1．2 材性试验

3．1．3 试验装置及加载制度

3．1．4 试验现象

3．1．5 试验结果分析

3．2 试验的ANSYS有限元模拟

3．2．1 模拟过程

3．2．2 有限元研究结果以及与试验结果的对比分析

3．3 本章小结

第四章 钢框架非对称加强型节点多参数拓展分析

4．1 各组模型的几何特证

4．2 建立有限元模型

4．3 有限元参数分析结果

4．3．1 肋板，腋板厚度的影响

4．3．2 肋板，腋板长度的影响

4．4 本章小结

第五章 钢框架非对称加强型节点与传统栓焊节点抗震性能对比

5．1 建立有限元模型

5．2 有限元计算结果

5．2．1 滞回曲线和骨架曲线

5．2．2 延性性能

5．2．3 耗能能力

5．2．4 刚度退化

5．3 本章小结

6．1 主要结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论著及取得的科研成果