中柱失效下梁腹板开孔钢框架梁柱节点性能研究

摘要

钢框架中柱失效以后，其上方梁柱节点将承担失效柱原来的荷载并传递给与节点相连的其他构件，其变形能力及承载能力决定了结构抵抗后续连续倒塌的能力。对中柱失效下钢框架全焊节点性能的研究表明，全焊节点过早开裂使节点承载能力过低。梁腹板开孔节点可使建筑设备的管线通过，节约建筑空间，同时，合理开孔能够使节点塑性铰外移，保护节点焊缝，提高节点的变形能力。此类节点在中柱失效后性能如何尚未有研究，故本文将对中柱失效下梁腹板开孔钢框架梁柱节点的性能进行研究。
　　首先，建立所有节点考虑材料损伤的精细化有限元模型，并利用已有试验验证有限元模型的有效性。其次，根据跨高比的不同将节点分为三组，对跨高比为9的基本全焊节点和典型开孔节点的受力性能展开详细分析和对比。分析梁腹板开孔对于节点破坏模式、承载能力、变形能力、梁内力发展及抗力机制发展的影响。最后，对不同参数的开孔节点进行有限元模拟，研究开孔参数（开孔位置以及开孔大小）和跨高比对节点变形、受力性能以及抗力机制发展的影响。
　　研究发现，梁腹板开孔提高了节点的承载能力和变形能力，延缓了节点的开裂，在小幅度降低节点弯曲机制抗力的基础上，大幅度提高了悬索机制抗力的发展，使节点由原来主要依靠弯曲机制提供抗力转变为主要依靠悬索机制提供抗力。开孔参数和跨高比对节点的变形能力、节点抗力机制的发展及节点最终的抗力有较大的影响。
　　通过分析研究，对不同跨高比梁腹板开孔参数的取值范围提出了较为合理的建议，可为后续相关研究及应用参考。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 抗连续倒塌的相关规范

1.3 抗连续倒塌的研究现状

1.4 梁腹板开孔节点的研究现状

1.5 本文研究内容

2 梁腹板开孔节点有限元模型及验证

2.1 有限元计算方法选取

2.2 节点设计

2.3 材料本构关系

2.4 节点有限元模型建立

2.5 边界约束条件和加载方式

2.6 有限元模型验证

2.7 本章小结

3 中柱失效下梁腹板开孔节点的有限元模拟

3.1 BASE9节点有限元模拟结果

3.2 KD9-3-3节点有限元模拟结果

3.3 节点梁轴向应变分析

3.4 节点性能对比分析

3.5 本章小结

4 中柱失效下梁腹板开孔节点参数分析

4.1 有限元分析结果的拟静态分析

4.2 跨高比为9的节点性能分析

4.3 跨高比为7的节点性能分析

4.4 跨高比为12的节点性能分析

4.5 不同高跨比下节点性能对比

4.6 开孔参数建议值

4.7 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

获奖情况