钢框架梁柱T型钢连接节点在循环荷载作用下的受力性能研究

摘要

梁柱T型钢连接节点由设在梁上、下翼缘处的两个短T型钢连接件，用高强螺栓与框架梁柱相连而成，这种连接节点构造简单、传力明确、安装方便、经济效益好，而且被视为一种最刚劲的半刚性连接方式，具备半刚性节点的良好抗震性能，在工程中已有许多成功的应用。但是目前国内外对梁柱T型钢连接节点的研究相对较少，尤其是节点在循环荷载作用下的破坏机理和受力性能亟待研究。
　　 本文对梁柱T型钢连接节点进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验，考虑T型钢连接件的截面厚度、梁柱截面尺寸、T型钢翼缘上螺栓排列、螺栓直径对连接节点滞回性能的影响，设计了六个足尺节点模型试验，对节点的滞回曲线和破坏模式进行直接观测。利用ABAQUS软件对试验的六个试件建立了非线性有限元模型，数值分析的结果与试验值很吻合，弥补试验无法观测到数据，并对各试件的试验现象和破坏机理进行了分析和探讨。最后在试验的基准试件BASE的基础上又衍生了8个系列有限元数值模拟试件，通过这些试件在循环荷载作用下的受力性能比较，探讨了T型钢翼缘和腹板厚度、梁截面高度、柱翼缘厚度、螺栓直径及级别、材料强度、接触面摩擦系数等单一参数变化对梁柱连接节点滞回性能的影响。研究表明:T型钢的尺寸对连接节点的滞回性能影响比较大，其他因素影响相对较小。最后，根据试验和有限元数值分析的结果，得到一些有关节点受力性能的结论，对梁柱T型钢连接节点的抗震性能研究有重要的理论意义，并且对该类节点的抗震设计具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 半刚性梁柱连接形式及受力特性

1．3 T型钢连接节点的破坏模式

1．4 半刚性连接节点的研究现状

1．4．1 国外研究状况

1．4．2 国内研究状况

1．5 选题的研究意义与目的

1．5．1 本课题研究的意义

1．5．2 本课题研究的目的

第二章 T型钢连接节点的试验研究

2．1 概述

2．2 材性试验

2．3 试验概况

2．3．1 试验目的

2．3．2 试件设计

2．3．3 试验装置

2．3．4 加载方案

2．3．5 试验主要测试内容

2．4 试验现象

2．4．1 BASE试件试验现象

2．4．2 T1试件试验现象

2．4．3 T2试件试验现象

2．4．4 BH试件试验现象

2．4．5 B9试件试验现象

2．4．6 C1试件试验现象

2．5 试验结果分析

2．5．1 实验结果

2．5．2 滞回曲线分析

2．5．3 骨架曲线分析

2．5．4 刚度退化曲线分析

2．5．5 延性与耗能性能分析

2．6 小结

第三章 梁柱T型钢连接节点的有限元分析

3．1 概述

3．2 有限元建模过程

3．3 BASE试件受力性能及破坏机理

3．3．1 BASE试件T型钢翼缘及腹板应力分析

3．3．2 BASE试件螺栓应力分析

3．3．3 BASE试件梁应力分析

3．3．4 BASE试件柱应力分析

3．3．5 BASE试件节点域的应力分布状况

3．4 T1试件的应力应变图

3．5 T2试件的应力应变图

3．6 BH试件应力应变图

3．7 B9试件的应力应变图

3．8 C1试件塑性应变云图

3．9 有限元结果与试验结果对比

3．9．1 弯矩—转角曲线的对比

3．9．2 试验值与理论值的对比

3．10 小结

第四章 梁柱T型钢连接节点的影响因素分析

4．1 T型钢厚度的影响

4．1．1 T型钢翼缘厚度的影响

4．1．2 T型钢腹板厚度的影响

4．2 梁截面高度的影响

4．3 柱翼缘厚度的影响

4．4 螺栓直径的影响

4．5 材料强度的影响

4．5．1 型钢材料强度的影响

4．5．2 螺栓强度等级的影响

4．6 摩擦系数对节点性能的影响

4．7 小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 相关建议及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加的科研项目和发表的学术论文情况