矩形钢管柱-H型钢梁外加强环式节点有限元分析

摘要

近年来，我国的钢材产量呈不断增长的趋势，但是与发达国家相比，我国的钢结构建筑在建筑市场中所占的份额较低，因此钢结构建筑在我国具备很大的发展前景。钢结构建筑具有施工便利，抗震性能出色，而且绿色环保的优点，满足我国创建资源节约型社会的理念。冷弯型钢管与建筑外形融合度高，受力性能合理，大量研究表明，方钢管柱-H型钢梁外加强环式节点具有良好的抗震性能。
　　但是，现今的研究主要是集中在对方钢管柱节点的研究，而对矩形钢管柱节点研究相对较少。本文在已有方钢管柱-H型钢梁外加强环节点试验研究的基础上对矩形钢管柱-H型钢梁的破坏形态及力学性能进行研究，研究了在钢管柱用钢量不变以及柱梁强度比不变的情况下，钢柱截面长宽比对矩形钢管柱-H型钢梁节点力学性能的影响。同时研究外加强环沿梁外伸长度、外加强环沿柱侧壁外伸宽度、加强环在梁翼缘之外的边角宽度以及加强环厚度对矩形钢管柱-H型钢梁节点破坏形态、力学性能的影响。主要结论如下:
　　(1)在轴压及偏压受力的情况下，随着柱截面长宽比的增加，节点的延性明显降低;在柱截面长宽比不变的情况下，随着偏心距的增加，试件的承载力明显降低，而延性系数明显增加。
　　(2)在低周往复荷载作用下，按柱抗弯承载力不变或柱截面面积不变设计的试件，随着截面长宽比的增加，试件破坏形态由节点核心区破坏转变为梁端塑性铰破坏，且表现出良好的耗能性能以及变形性能;随柱截面长宽比的增大，试件的延性呈明显降低趋势。
　　(3)加强环沿梁外伸长度、外加强环沿柱侧壁外伸宽度、加强环在梁翼缘之外的边角宽度以及加强环厚度对矩形钢管柱-H型钢梁节点破坏形态影响较大，在上述任意参数尺寸不能满足最小尺寸要求时，试件破坏形态都表现为节点核心区的剪切破坏，试件抗震性能较差;当各参数尺寸满足最小尺寸要求时，各试件为梁端塑性铰破坏，且表现出良好的抗震性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 钢结构梁柱节点的常规设计形式

1．3 常规钢节点连接的缺陷

1．4 改进钢节点设计的新思路

1．5 节点设计的改进措施

1．6 钢管柱-H型钢梁节点的研究现状

1．7 新型外加强环节点

1．8 本文研究内容

第2章 试件设计及有限元建模

2．1 有限元简介

2．2 有限元分析的可行性

2．3 模型设计

2．4 模型单元选取及材料参数

2．5 单元选取及网格划分

2．6 模型接触处理

2．7 边界条件与加载方式

2．8 提交作业

第3章 柱截面长宽比对节点受压性能的影响

3．1 轴压性能分析

3．1．1 荷载-位移曲线

3．1．2 轴压延性性能分析

3．2 偏压性能

3．2．1 荷载-位移曲线

3．2．2 偏压延性性能分析

3．3 偏心距的影响

3．3．1 荷载-位移曲线

3．3．2 延性性能

3．4 本章小结

第4章 柱截面长宽比对节点抗震性能的影响

4．1 SJ-1系列试件抗震性能分析

4．1．1 破坏形态及应力云图

4．1．2 滞回曲线

4．1．3 骨架曲线

4．1．4 延性性能

4．1．5 耗能性能

4．1．6 刚度退化

4．1．7 应力分析

4．2 SJ-2系列试件分析

4．2．1 破坏形态及应力云图

4．2．2 滞回曲线

4．2．3 骨架曲线

4．2．4 延性性能

4．2．5 耗能性能

4．2．6 刚度退化

4．2．7 应力分析

4．3 本章小结

第5章 加强环参数对节点力学性能的影响

5．1 加强环沿梁外伸长度对节点的影响

5．1．1 破坏形态及应力云图

5．1．2 滞回曲线

5．1．3 骨架曲线

5．1．4 延性性能

5．1．5 耗能性能

5．1．6 刚度退化

5．1．7 应力分析

5．2 加强环沿柱壁外伸宽度对节点的影响

5．2．1 破坏形态及应力云图

5．2．2 滞回曲线

5．2．3 骨架曲线

5．2．4 延性性能

5．2．5 耗能性能

5．2．6 刚度退化

5．2．7 应力分析

5．3 加强环在梁翼缘之外的边角宽度对节点的影响

5．3．1 破坏形态及应力云图

5．3．2 滞回曲线

5．3．3 骨架曲线

5．3．4 延性性能

5．3．5 耗能性能

5．3．6 刚度退化

5．3．7 应力分析

5．4 加强环厚度节点的影响

5．4．1 破坏形态及应力云图

5．4．2 滞回曲线

5．4．3 骨架曲线

5．4．4 延性性能

5．4．5 耗能性能

5．4．6 刚度退化

5．4．7 应力分析

5．5 总结

第6章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢