钢框架梁柱连接节点域的力学性能及其影响研究

摘要

节点的连接计算是钢结构设计工作中的重点和难点之一。据以往的震害破坏资料及调查结果显示，大部分的钢结构建筑都是由于节点首先出现破坏，进而导致结构的整体破坏。作为梁柱连接节点的重要组成部分，节点域的力学性能对整个梁柱节点及整体框架结构起着举足轻重的作用。对于节点域的设计要求，国内外相关的规范标准都作了不同的规定。我国《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)自颁布施行以来已有十多年，在此期间美国、日本两国规范标准对于节点域的规定也有着不同程度的变动。为了适应我国实际工程中设计、施工及应用的情况，并与国外先进理念保持一致，我国《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-201X)送审稿对于节点域的设计规定也作了相应的改动。鉴于此次送审稿中对于节点域承载力计算式的修订，没有给出具体的依据，因此本文对该修订建议式进行了溯源，并对比分析了修订建议式与现行美国、日本及我国规范设计公式的异同，在结合有限元参数分析结果的基础上，探讨了修订后的节点域承载力计算式的合理性与可行性。
　　本文首先对梁柱连接节点及节点域作了简单的综述，介绍了国内外现行规范中的节点域承载力计算公式。其次在对节点域进行受力性能分析的基础上，对《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-201X)送审稿中关于节点域承载力的修订建议式进行了理论推导。然后重点对与节点域承载力相关的参数（轴压比、梁截面有效高度、柱截面有效高度、柱腹板厚度、柱翼缘厚度、加劲肋厚度）进行了算例的有限元计算，并将其结果与规范设计公式（或修订建议式）计算值进行对比分析。最后得出结论:(1)《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-201X)送审稿的修订建议式相对于我国现行的《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)规定设计公式更为合理可靠;(2)轴压比、梁截面有效高度、柱截面有效高度及柱腹板厚度对于节点域弹性极限承载力有一定的影响作用，而柱翼缘厚度和加劲肋厚度对其影响不大。

目录

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摘要

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附表索引

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 梁柱的刚性连接

1．3 节点域的研究背景及意义

1．4 国内外研究成果

1．4．1 国外研究成果

1．4．2 国内研究成果

1．5 本文主要研究内容

第2章 钢框架节点域计算方法研究

2．1 节点域介绍

2．2 国内外现行规范条文关于节点域的规定

2．2．1 美国规范规定

2．2．2 日本规范规定

2．2．3 《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)规定

2．2．4 《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-201X)(送审稿)规定

2．2．5 规范设计公式的异同比较

2．3 节点域受力分析

2．3．1 节点域受力分析

2．3．2 节点域屈服准则

2．3．3 节点域破坏过程

2．4 最大弹性受弯承载力修订建议式的理论推导

2．5 本章小结

第3章 已有试验的节点域有限元模型验证

3．1 有限元分析的理论基础

3．1．1 概述

3．1．2 有限元方法的基本思想

3．1．3 非线性分析

3．1．4 屈服准则

3．2 已有H形钢梁与H形钢柱连接节点试验的有限元模型验证

3．2．1 试验概述

3．2．2 有限元模型建立

3．2．3 有限元模型验证结果

3．3 本章小结

第4章 有限元分析及规范设计式计算对比

4．1 概述

4．2 已有试验的节点域承载力有限元分析及规范设计式计算对比

4．3 算例有限元承载力参数分析及规范设计式计算对比

4．3．1 有限元模型建立前的算例设计

4．3．2 算例有限元模型的建立

4．3．3 算例有限元参数分析结果及规范设计式计算对比

4．4 本章小结

结论

参考文献

致谢