矩形钢管空腹桁架内加劲节点平面内抗弯承载力研究

摘要

空腹桁架节点往往承受较大的平面内弯矩作用。当相贯节点的承载力不足时，加强节点的方法就会被采用。本文以节点效率为衡量指标，研究了矩形钢管空腹桁架弦杆内加劲节点的平面内抗弯承载力。 结合上海市南汇区机关办公中心工程项目，进行了1组2个试件的平面内弯曲试验研究。通过对试验数据与现象的分析和相应的弹塑性有限元分析，相互印证了试验研究和有限元分析的可行性和正确性，为进一步进行大量的有限元参数分析奠定了基础。 从网格疏密、边界条件、单元类型等方面对建立有限元模型进行了讨论，并依据试验现象和前人研究成果，提出了适用于有限元数值方法的节点极限抗弯承载力取值判断方法。通过大量的有限元单参数分析，明晰了各影响参数对节点效率的影响关系，并从传力机制的角度简要分析了各因素的影响方式。以单参数分析结果为基础，提出了矩形钢管空腹桁架内加劲节点的最不利几何模型，对其进行了关于加劲板参数的单值分析，找到了满足一定条件下的、使节点效率大于1.0的加劲板参数的下限值。 最后，本文总结了矩形钢管空腹桁架内加劲节点的平面内静力抗弯承载力研究成果，展望了有待继续深入研究的方面。

目录

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声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3研究现状与趋势

1.3.1矩形钢管(RHSSteel Tube)相贯节点承载力研究现状

1.3.2加强节点的研究现状

1.4前人研究的不足

1.5空腹桁架内加劲节点与梁柱节点的差别

1.6本文的研究思路

1.7研究内容与方法

第2章矩形钢管空腹桁架内加劲节点承载力试验及数值分析

2.1试验介绍

2.2试验研究方案

2.2.1试件设计

2.2.2加载方案

2.2.3测试方案与原理

2.3试验结果与分析

2.3.1材性试验结果

2.3.2试验现象与破坏模式

2.3.3试验结果曲线

2.4试验结果与有限元分析结果的比较

2.4.1有限元模型

2.4.2试验与有限元分析荷载-位移曲线的比较

2.4.3试验与有限元分析弯矩-转角曲线的比较

2.4.4试验与有限元分析破坏模式的比较

2.4.5试验与有限元分析节点域应力分布的比较

2.5节点平面内抗弯承载力分析与评价

2.6试验结论

第3章矩形钢管空腹桁架内加劲节点分析模型的建立

3.1有限元模型的建立

3.1.1几何参数的选择

3.1.2材料本构

3.1.3边界条件及加载方式

3.1.4网格疏密问题

3.1.5单元类型

3.1.6焊缝模拟

3.1.7非线性求解和收敛准则

3.2数值方法中矩形钢管空腹桁架内加劲节点极限承载力取值方法

3.3.15种破坏模式及相应的判断准则

3.3.2数值模型的极限承载力取值方法

第4章矩形钢管空腹桁架内加劲节点抗弯承载效率单参数分析

4.1影响因素

4.2单参数分析

4.2.1参数β的影响

4.2.2参数δ的影响

4.2.3参数ζ的影响

4.2.4参数γ0的影响

4.2.5参数γ1的影响

4.2.6加劲板参数βs和τs的影响

4.2.7参数n的影响

4.2.8节点尺寸绝对值参数b0／300的影响

4.3单参数分析结果

第5章最不利几何模型的节点效率计算分析

5.1最不利模型Ⅰ关于βs和τs的单参数分析

5.2最不利模型Ⅱ关于βs和τs的单参数分析

5.3关于加劲板局部稳定性的讨论

5.4加劲板尺寸下限的确定

5.5对γ1确定的不利模型的验算

5.6加劲板尺寸下限计算结果

第6章结论与展望

6.1结论

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果