梁端加腋型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接边框架节点滞回性能的有限元分析

摘要

随着工程界对钢框架节点连接安全的日益重视，相关的研究也不断深入，但其研究成果大都集中在强轴连接方向，弱轴方面的研究则相对较少。本文在前人已做的梁端加腋型节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接的单调荷载试验研究的基础上，运用有限元分析软件ABAQUS6.11对梁端循环荷载作用下新型节点的滞回性能进行分析研究。
　　本文所研究的节点属于钢框架边节点形式，共涉及到栓焊混合连接标准型节点、单侧加腋型节点、双侧对称加腋型节点、盖板-加腋型节点以及焊缝应力改进型加腋节点。文章对柱子轴压比、连接板接触面抗滑移系数、蒙皮板高度及厚度、钢材材性、柱腹板厚度、强轴弯矩、梁柱线刚度比等因素进行了变参数分析。由分析得到了弯矩-转角曲线、骨架曲线、初始转动刚度、承载力、转角延性、梁端塑性转角等节点参数，还得到了以上各个节点模型的破坏形式以及节点域和蒙皮板处的应力分布情况，此外，文章还分别对以上几种节点进行了刚度分类，最后根据有限元分析结果对相关节点的设计提出了一系列建议。
　　有限元分析结果表明：柱轴压比超过0.5时轴压力对节点延性的影响不可忽略，新型弱轴连接形式中柱子轴压比不应超过0.7；接触面抗滑移系数只对节点的延性有较大影响；蒙皮板厚度对节点性能及连接安全有重大影响，建议当蒙皮板厚度较大时采用抗层间撕裂的Z向钢材；蒙皮板高度对节点性能基本没有影响；高强度钢材的应用会一定程度的降低节点的延性；强轴弯矩对新型弱轴连接节点性能影响很小；节点初始转刚度主要受柱子截面尺寸以及蒙皮板厚度影响；本文新型弱轴连接形式的梁柱线刚度比值宜在1.0左右范围取值。单侧加腋型节点较标准型节点在承载力和初始转动刚度方面有较大提高；盖板-加腋型节点能够在保证节点性能和连接安全前提下，降低蒙皮板厚度；焊缝应力改进型节点能够有效改善梁翼缘对接焊缝应力分布，降低梁上翼缘焊缝脆断风险；双侧对称加腋型节点的性能受蒙皮板厚度影响较小。
　　本文的研究内容是节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接形式的完善和补充，其结论具有一定的参考价值，可为新型弱轴连接形式的后续研究提供参考。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 梁端加腋型节点

1.3 节点域箱形加强式弱轴连接节点

1.4 国内外研究现状

1.5目前研究不足之处

1.6本文主要研究内容

第二章 ABAQUS的模拟方法研究

2.1 ABAQUS的介绍

2.2 有限元模型尺寸的确定

2.3 ABAQUS参数的设定

2.4 有限元模型的验证

2.5 本章小结

第三章 新型弱轴连接形式的有限元分析

3.1节点滞回性能的分析

3.2连接的综合分类

3.3 模型节点的应力分布及破坏机理

3.4 本章小结

第四章 新型弱轴连接形式加腋型节点的变参数分析

4.1 柱子轴压比的影响

4.2 接触面抗滑移系数的影响

4.3 蒙皮板尺寸的影响

4.4 柱腹板厚度的影响

4.5 强轴弯矩的影响

4.6钢材材性对节点性能的影响

4.7盖板-加腋型节点的研究

4.8 梁柱线刚度比对节点性能的影响

4.9 本章小结

第五章 加腋型弱轴连接形式改进与研究

5.1 焊缝应力改进型加腋节点提出的背景

5.2 焊缝应力改进型加腋节点的分析研究

5.3 梁上下翼缘对称加腋型节点的分析研究

5.4 相关加腋节点的刚度分类

5.5本章小结

第六章 结论与展望

本文主要结论

后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢