支撑板式连接节点受压性能及设计方法研究

摘要

地震作用已然成为影响建筑结构安全的主要因素。如何能够经济合理地使结构抵抗地震作用是土木工程研究领域的一个热点问题。支撑框架体系因其具有较大的抗侧刚度和良好的耗能能力而被广泛地应用于结构抗震设计当中。而支撑作为这种体系中最重要的抗侧力构件是通过板式连接节点与梁和柱相连的，因此板式连接节点的性能将对支撑框架体系的受力及耗能能力有较大影响。但是现阶段的研究主要集中在这种连接节点的受拉性能上，对其受压性能的关注还比较有限。
　　为了加深对板式连接节点受压性能的认识，提出能够简便地验算其稳定承载力的方法供设计时参考，本文使用有限元软件ABAQUS对与梁、柱连接的板式连接节点进行了不同参数组合下的弹塑性屈曲分析。分析模型根据结构是否考虑抗震分为两类：一类是考虑结构处于非抗震区，与节点板相连的支撑未发生失稳或是屈服时，支撑能够为节点板端部提供一定的转动刚度的情况；另一类是考虑结构处于抗震区，与节点板相连的支撑发生失稳或是屈服后不能再为节点板端部提供转动刚度时的情况。文中选择节点板厚度（tg）、支撑端部沿支撑轴线到节点板边缘的距离（L）和节点板的Whitmore有效宽度（bE）的比值（L/bE）、节点板在支撑两侧的预留宽度（w）以及与节点板相连支撑的角度（β）作为分析参数，按照我国《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中的相关规定对模型进行设计后，分别对这两种类型的节点板进行计算并分析了各参数对于节点板稳定承载力的影响规律，在这些规律的基础上提出了用于验算节点板稳定承载力的公式。考虑到节点板在地震等循环荷载作用下产生塑性累积后会使其稳定承载力发生劣化，选择考虑抗震的分析模型中达到单调加载稳定承载力时塑性发展较多的模型施加往复荷载，分析其在不同荷载幅值和循环圈数下的稳定承载力变化规律，提出了稳定承载力劣化系数（θ）作为衡量稳定承载力劣化程度的指标，最后偏安全地提出了用于在设计中考虑塑性累积效应的稳定承载力劣化系数（θ）的取值。

目录

支撑板式连接节点受压性能及设计方法研究

COMPRESSIVE BEHAVIOR AND DESIGN METHOD OF GUSSET PLATE CONNECTIONS FOR BRACE

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 板式连接节点研究现状及设计方法

1.2.1 国内外板式连接节点受压性能研究现状

1.2.2 国内外板式连接节点设计方法

1.3 课题研究的主要内容

第2章 有转动约束时节点板弹塑性屈曲分析

2.1 概述

2.2有转动刚度节点板有限元模型及分析方法概述

2.2.1 材料本构模型的选取

2.2.2模型分析参数的选取

2.2.3 分析参数取值

2.2.4 模型缺陷的导入

2.2.5 模型边界条件

2.2.6 分析类型确定

2.2.7 单元类型确定

2.2.8 网格密度及划分方法

2.2.9 数据处理方法

2.3有转动刚度时节点板受压性能参数分析结果

2.3.1 支撑端部有转动刚度时各模型极限承载力（FU）

2.3.2 节点板厚度（tg）对极限承载力（FU）的影响

2.3.3参数L/bE对极限承载力（FU）的影响

2.3.4 支撑两侧预留构造宽度（w）对极限承载力（FU）的影响

2.3.5 与节点板相连支撑角度（β）对极限承载力（FU）的影响

2.3.6 支撑端部有转动刚度时稳定承载力计算方法

2.3.7 本文建议方法与规范及有限元结果对比

2.4 本章小结

第3章 无转动刚度时节点板弹塑性屈曲分析

3.1 概述

3.2无转动刚度时节点板有限元分析模型及分析方法概述

3.3无转动刚度时节点板受压性能参数分析结果

3.3.1 支撑端部无转动刚度时各模型极限承载力（FU）

3.3.2 节点板端部无转动刚度和有转动刚度时极限承载力对比

3.3.3 节点板厚度（tg）对极限承载力（FU）的影响

3.3.4参数L/bE对极限承载力（FU）的影响

3.3.5 支撑两侧预留构造宽度（w）对极限承载力（）的影响

3.3.6 与节点板相连支撑角度（β）对极限承载力（）的影响

3.3.7 支撑端部无转动刚度时稳定承载力计算方法

3.3.8 本文建议方法与规范及有限元结果对比

3.4 本章小结

第4章 塑性累积对节点板受压极限承载力影响分析

4.1 概述

4.2考虑塑性累积的节点板有限元模型及分析方法概述

4.2.1 模型加载方法

4.2.2 数据处理方法

4.3塑性累积对节点板稳定承载力劣化效应分析

4.4不同工况下稳定承载力劣化系数（θ）的变化规律

4.5设计中考虑循环加载劣化效应时θ的建议取值

4.6 本章小结

结 论

参考文献

附录A

附录B

附录C

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致 谢

《学位论文出版授权书》