带腹板双角钢的顶底角钢半刚性连接静力性能研究

摘要

梁柱连接在钢结构中起着举足轻重作用，其性能直接影响着结构的强度、刚度、和稳定等性能。而梁柱连接处应力集中，内力分布复杂，其设计计算和施工处理很复杂，性能难以控制，因此受到人们的广泛重视。为了简化计算，传统的刚框架分析和设计中，一般都假定梁柱连接是完全刚接或理想铰接。然而大量的工程实践和理论实验证实，梁柱连接是介于刚性与柔性之间，是半刚性的。所以基于假设的设计可能是不安全或保守的，并不能反映实际情况。
　　 本文在参照前人所做工作的基础上，对带腹板双角钢的顶底角钢连接这种典型的半刚性连接在静载作用下受力性能进行研究。采用有限元软件对主要构件的项底角钢，腹板角钢，高强螺栓，梁柱建立有限元模型进行三维非线性有限元模拟，分析节点应力分布，塑性发展，变形特性，接触摩擦状态以及破坏模式，得到M-0曲线、极限弯矩承载力、初始连接刚度等连接性能数据，探讨了此类节点连接的主要受力性能。
　　 通过正交试验级差分析，计算分析项底角钢厚度，腹角钢厚度，螺栓直径，腹角钢高度四个因素对极限弯矩承载力、初始连接刚度影响程度的强弱。并利用线性回归分析分析方法推导了这种半刚性连接在静载下，当其他因素条件给定时，极限弯矩承载力、初始连接刚度和这四个因素之间的函数关系，得出近似的线性回归公式。提出合理的节点构造，为我国钢结构设计规范关于半刚性节点具体设计方法提供有益的补充。

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论文说明：图表目录

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2半刚性研究现状及意义

1.2.1国外研究概括

1.2.2国内研究概况

1.2.3国内外研究观点总结

1.2.4课题研究意义

1.3本文的研究内容及方法

1.3.1研究内容

1.3.2研究方法

1.3.3本文的研究的创新之处

第二章 半刚性连接基本理论

2.1半刚性连接特性

2.2半刚性连接的类型

2.2.1单腹板角钢连接/单板连接

2.2.2双腹板角钢连接

2.2.3矮端板连接

2.2.4顶底角钢连接

2.2.5带双腹板角钢的顶底角钢连接

2.2.6延伸/齐平端板连接

2.2.7短T型钢连接

2.3半刚性连接的数学模型

2.3.1线性模型

2.3.2多项式模型

2.3.3 B样条模型

2.3.4幂函数模型

2.3.5指数函数模型

2.4带双腹板的顶底角钢连接的理论基础

2.4.1带双腹板的顶底角钢连接的幂函数模型

2.4.2双腹板顶底角钢连接的现行设计方法

2.4.3影响因素

2.5双腹板顶底角钢连接数值模拟试验分析理论

2.5.1非线性结构分析介绍

2.5.2屈服准则

2.5.3强化准则

2.5.4塑性增量理论

2.5.5非线性方程求解方法

2.5.6增量步控制

2.5.7收敛准则

2.5.8极限承载力判别标准

第三章 带腹板双角钢的顶底角钢连接有限元模型分析

3.1引言

3.2基本假定

3.3有限元模型建立

3.3.1单元选择

3.3.2模型几何尺寸

3.3.3材料属性定义

3.3.4几何模型建立

3.3.5单元网格划分

3.3.6接触单元建立

3.3.7设定边界条件及加载

3.3.8有限元求解及结果分析

3.4有限元分析结论

3.4.1有限元数据结果

3.4.2节点应力分布及塑性区扩展

3.4.3节点位移与应变

第四章 正交试验设计分析

4.1正交设计概念

4.2正交表介绍

4.3本文正交设计方法

4.3.1因素和水平确定

4.3.2正交试验方案

4.3.3极差分析方法

4.4有限元模拟求解结果

4.5正交设计极差分析

4.5.1初始刚度极差分析

4.5.2极限弯矩承载力极差分析

4.5.3极差分析结论

4.6正交设计回归分析

4.6.1初始刚度线性回归分析

4.6.2极限弯矩承载力线性回归分析

4.6.3回归分析结论

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2进一步研究展望

参考文献

致谢

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