主次梁承压型高强度螺栓连接节点受力性能研究

摘要

钢结构建筑中的各种构件需要在工厂或工地结合在一起，才能成为完整的结构系统。钢结构之间的连接，即钢结构节点连接是钢结构工程中的重点。许多钢结构事故及震害都表明钢结构大多是由于节点首先破坏而导致结构的整体破坏。节点设计不仅对结构安全有重要的影响，而且直接影响钢结构的制作、安装和造价。因此节点设计是整个钢结构设计工作的重要环节。螺栓连接是常规钢结构的连接中最常用的一种方式。在螺栓连接中又分普通螺栓连接和高强度螺栓连接，其中高强度螺栓连接又有摩擦型螺栓连接和承压型螺栓连接。 本文在简述高强度螺栓节点连接的发展概况、研究现状和连接性能后，重点研究了主次梁螺栓连接的理论和试验研究情况。在主次梁连接螺栓设计计算时，对由偏心所产生的附加弯矩的取值偏于保守，通常取次梁上螺栓群的形心到主梁腹板中心线的水平距离e。采用该方法对螺栓进行设计时，往往螺栓数量较多，节点构造难以满足要求，或必须加大结构尺寸，不能使螺栓的潜力充分发挥，提高了工程造价。对于主次梁螺栓连接的偏心距取值问题，国内外所做研究很少，基于目前国内规范和计算方法存在的问题，本文模拟实际工程中有代表性的螺栓连接节点，进行模型设计，采用大型有限元软件ABAQUS和ANSYS模拟该主次梁连接形式的螺栓的极限承载力，并根据该主次梁螺栓连接节点形式进行了1：1模型的螺栓极限承载力试验，将试验结果、有限元计算结果和常规分析方法计算结果进行对比，提出了主次梁连接时螺栓承载力计算中更为简单、实用的偏心距取值方法，并通过ABAQUS对多种主次梁连接模型的分析，验证该方法的正确性。另外，本文还通过有限元模拟不同摩擦系数以及预拉力下的承压型高强度螺栓极限承载力，全面掌握摩擦系数和预拉力对承压型高强度螺栓极限承载力的影响。对单个螺栓试件、螺栓群试件进行了1：1模型的螺栓极限承载力试验，为主次梁螺栓连接试验提供了材料依据，并通过理论和试验的对比分析，发现螺栓连接破坏时所达到的最大承载能力，与摩擦系数和预拉力并无多大关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章导论

1.1本课题研究的目的和意义

1.2高强度螺栓连接发展概况

1.3国内外研究现状

1.4研究内容与研究方法

1.4.1研究内容

1.4.2研究方法

第2章高强度螺栓连接性能和计算

2.1高强度螺栓连接性能

2.2承受静载的承压型连接的基本特性

2.3常规高强度螺栓连接计算方法

2.3.1承压型高强度螺栓规范计算

2.3.2螺栓群的抗剪计算

2.3.3次梁与主梁的连接计算

2.4本章小结

第3章高强度螺栓连接有限元分析

3.1有限元法的简单回顾

3.2非线性有限元分析

3.2.1 ABAQUS分析模型的组成

3.2.2 ABAQUS有限元分析步骤介绍

3.2.3单个螺栓和螺栓群连接分析

3.2.4主次梁连接构件分析

3.3常规方法和有限元分析结果对比

3.3.1螺栓群结果对比

3.3.2主次梁节点连接结果对比

3.4本章小结

第4章高强度螺栓连接构件试验研究

4.1概况

4.2螺栓材性试验

4.2.1单个螺栓连接构件抗剪试验

4.2.2高强度螺栓拉伸试验

4.3螺栓群连接构件试验

4.4主次梁节点连接试验

4.5本章小结

第5章理论与试验结果分析

5.1理论与试验结果对比

5.2建立高强度螺栓抗剪连接的计算方法

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致 谢

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文