钢框架梁柱栓焊刚性连接的滞回性能、破坏机理及抗震设计建议

摘要

为了更精确地模拟梁柱栓焊连接在地震作用下的脆断行为,该文将考虑大变形、大应变的钢材随动强化模型(考虑包辛格效应)引入到U.L格式的有限元方程中,考虑了接触区的状态非线性,以模拟高强螺栓预拉力、螺栓连接区的摩擦接触.并将钢材延性断裂的破坏准则和脆性断裂的断裂因子引入到有限元模型中,真实再现了梁柱栓焊连接在循环荷载下的断裂破坏过程.该文的有限元模型考虑问题全面、精度较高,能够真实再现梁柱栓焊连接在地震下的断裂行为,研究的内容系统、广泛,结论及建议对于修订规范和指导工程设计具有重要的参考价值,为进一步研究钢框架梁柱栓焊连接的抗震性能打下了良好的基础.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1梁柱刚性连接的分类

1.2目前设计规范对刚性节点的规定及不足

1.3国内外研究现状

1.3.2栓焊节点在循环荷载下的研究

1.3.3关于Northridge地震和阪神地震中梁柱连接脆性断裂原因的研究

1.3.4Northridge地震和阪神地震后新的梁柱连接形式

1.3.5接触有限元的研究

1.4本文工作

1.4.1前人研究的不足

1.4.2本研究采用的内容及方法

参考文献

2试验数据的选取

2.1西安建筑科技大学的试验

2.1.1材性试验

2.1.2焊接刚性梁柱连接的循环加载试验

2.2美国加利福尼亚大学伯克利分校的试验

2.2.1试验试件的选择

2.2.2试验结果

参考文献

3有限元模型的建立、程序的选取及验证

3.1有限元方程的建立

3.1.1二十节点空间等参元的几何特性及矩阵分析

3.1.2几何非线性的有限元方程

3.1.4状态非线性的有限元方程

3.1.5 Kirchhoff应力与Cauchy应力的转换

3.1.6等效节点力的计算

3.1.7有限元方程的求解

3.2有限元程序的选取

3.2.1 ANSYS程序对于梁柱节点中特殊问题的模拟

3.4有限元模型及程序验证

3.4.1板壳弹塑性屈曲及后屈曲路径

3.4.2接触问题的模拟

3.4.3西安建筑科技大学SP5试件

3.4.4加州大学CB3和CB17试件

参考文献

4梁柱栓焊连接滞回性能的有限元分析

4.1梁柱栓焊连接试件的设计

4.1.1基本试件的选取

4.1.2参数试件的设计

4.1.3单元划分

4.1.4材料参数的选取

4.1.5加载制度

4.2计算结果分析

4.2.1计算结果

4.2.2对计算结果的分析

4.3本章小结

参考文献

5新型节点研究

5.1引言

5.2狗骨型节点

5.2.1狗骨型节点设计

5.2.2计算结果分析

5.3焊接盖板节点

5.3.1焊接盖板节点设计

5.3.2计算结果分析

5.4焊接梁腋节点

5.4.1焊接梁腋节点设计

5.4.2计算结果分析

5.4本章小结

参考文献

6结论和建议

6.1本文的结论及建议

6.2后继工作

致谢

攻读博士学位期间论文发表情况

附录A抗弯钢框架试设计

附录B刚性梁柱节点的设计