中厚壁冷弯型钢梁柱节点抗震性能非线性有限元分析

摘要

近年来，壁厚大于6mm的冷弯型钢结构构件已开始在很多新型轻钢结构体系（如低层、多层住宅等）中使用，但我国现行的规范只对壁厚大于2mm和壁厚小于6mm的冷弯型钢有明确的规定，因此研究壁厚大于6mm的冷弯型钢显得尤为重要。
　　 本文运用有限元软件，选择了三种典型的壁厚大于6mm冷弯型钢梁柱半刚性节点，对其在低周往复荷载作用下的抗震性能进行了计算与分析，得出了如下主要结论:
　　 (1)三类节点中，外伸端板高强螺栓连接节点的抗震性能最好，双腹板、顶底角钢高强螺栓连接节点的抗震性能次之，顶底角钢高强螺栓连接节点的抗震性能最差。
　　 (2)增加外伸端板高强螺栓连接节点的螺栓直径能显著提高反映节点抗震性能好坏的指标（节点的屈服荷载、极限荷载、延性系数、粘滞阻尼系数和初始刚度等）。同样，增加端板厚度也能提高这些指标，但提高的幅度没有增加螺栓直径所提高的大。增加顶底角钢高强螺栓连接节点和双腹板、顶底角钢高强螺栓连接节点的螺栓直径能提高节点的抗震性能，但增加角钢的厚度，抗震性能提高的并不明显。
　　 (3)三类节点的延性系数均大于5，增加高强螺栓直径后都达到6.5，说明各类节点的延性均很好，在到达最大承载力之后仍可以吸收较多的能量，抗震性能显著。
　　 (4)三类节点的等效粘滞阻尼系数均大于一般混凝土结构的0.1，外伸端板高强螺栓连接节点的等效粘滞阻尼系数甚至达到了型钢混凝土结构的0.3，说明各类节点的耗能性能均比较好，且外伸端板高强螺栓连接节点的耗能性能好于其他两类节点。
　　 (5)各类节点的承载力降底系数平均值在0.95左右，说明各类试件在循环荷载的作用下承载力退化稳定，循环荷载对承载力的影响有限。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 冷弯型钢在国内外的发展与研究现状

1．2．1 国外的发展与研究现状

1．2．2 国内的发展与研究现状

1．3 冷弯型钢梁柱的节点形式及特点

1．3．1 柔性连接

1．3．2 半刚性连接

1．3．3 刚性连接

1．4 存在的问题以及本文的主要研究工作

1．4．1 存在的问题

1．4．2 本文主要的研究工作

第2章 外伸端板高强螺栓连接有限元分析

2．1 概述

2．2 试件的设计

2．3 有限元模型的建立

2．3．1 高强螺栓预紧力

2．3．2 接触属性

2．3．3 钢材本构关系

2．3．4 加载制度及破坏准则

2．3．5 网格化分和边界条件

2．4 有限元计算结果及分析

2．4．1 静力加载分析

2．4．2 抗震性能分析

2．5 本章小结

第3章 顶底角钢高强螺栓连接有限元分析

3．1 试件的设计

3．2 有限元模型的建立

3．3 有限元计算结果及分析

3．3．1 静力加载分析

3．3．2 抗震性能分析

3．4 本章小结

第4章 双腹板、顶底角钢高强螺栓连接有限元分析

4．1 试件的设计

4．2 有限元模型的建立

4．3 有限元计算结果及分析

4．3．1 静力加载分析

4．3．2 抗震性能分析

4．4 本章小结

第5章 参数分析

5．1 外伸端板高强螺栓连接节点

5．1．1 高强螺栓直径

5．1．2 外伸端板厚度

5．2 顶底角钢高强螺栓连接节点

5．2．1 高强螺栓直径

5．2．2 顶底角钢厚度

5．3 双腹板、顶底角钢高强螺栓连接节点

5．3．1 高强螺栓直径

5．3．2 角钢厚度

5．4 不同节点的对比

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

致谢

参考文献