钢框架结构延性节点的优化设计研究

摘要

钢结构因轻质高强、抗震性能强等特点，被广泛用于多高层及超高层建筑中。钢框架结构的延性和耗能性能一直是研究热点之一，由于数次地震中钢框架结构梁柱节点出现的局部脆性破坏现象，使得国内外学者展开了对钢框架结构新型延性节点的研究。其中，翼缘削弱型节点因其制作工艺简单、有效提升抗震性能等优点成为了值得研究的热门课题。近十几年来，研究人员从机理、节点到结构进行了大量理论及试验方面的研究。然而，对梁翼缘的削弱必然会导致钢结构整体刚度、强度等性能的降低；同时，对结构进行削弱型设计时还需对其削弱个数进行考量。因此，关于延性节点钢框架结构优化设计的研究仍值得深入进行。以有限元模拟辅以试验方法，进行了延性节点钢框架结构削弱个数和削弱参数的优化设计研究。
　　本研究首先运用结构优化设计的思想，建立削弱个数优化研究的结构优化设计模型，并设计三个不同削弱个数的钢框架结构进行低周循环加载，通过分析结构模型的破坏模式及形态、滞回曲线、骨架曲线等研究钢框架结构延性节点削弱个数的优化情况及其刚度、承载能力、延性和耗能性能的变化情况。其次，根据延性节点钢框架结构削弱个数优化有限元模拟，设计相关模型进行拟静力试验，进行延性节点钢框架结构削弱个数优化试验研究，并通过试验结果与数值模拟结果进行对比分析以验证有限元结果的正确性。最后，对延性节点钢框架结构削弱参数进行优化分析，设计三组系列模型进行低周循环加载的有限元分析，研究钢结构各削弱参数对延性节点钢框架结构延性、耗能性能、刚度、承载能力等性能的影响及各参数控制作用的主次关系，并进行相关算例验证，为延性节点钢框架结构优化设计的后续研究提供设计依据。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 目前研究的不足

1.4 本文主要研究内容

2 延性节点钢框架结构理论介绍

2.1 结构性能

2.2 塑性铰与结构破坏准则

2.3 优化设计理论

2.4 本章小结

3 延性节点钢框架结构削弱个数优化有限元模拟

3.1 削弱个数优化研究的结构优化设计模型

3.2 应力应变曲线

3.3 有限元模型

3.4 有限元结果分析

3.5 本章小结

4 延性节点钢框架结构削弱个数优化试验研究

4.1 试验概述

4.2 试验结果

4.3 试验结果与有限元对比分析

4.4 本章小结

5 延性节点钢框架结构削弱参数的优化设计研究

5.1 结构模型设计

5.2 削弱参数对钢结构相关性能的影响分析

5.3 算例验证

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢