天津大学低碳风洞实验室总装协同作用分析及节点研究

摘要

随着我国经济的迅猛发展和科技水平的持续提高，人们对于结构形式多样化的需求也日益增长，各种新型结构形式及空间结构体系得到重视和发展。传统的建筑结构设计，一般是各类结构单独作用分别考虑，将主体结构与大跨度屋盖结构分别进行计算分析，这种方法不能反映屋盖结构刚度对主体结构的贡献及其在各种荷载作用下对主体结构的影响，也不能反应主体结构有限刚度对屋盖结构的效应放大及连接界面处的弹性支承，存在一定的安全隐患。
　　本文以天津大学低碳风洞实验室为背景，对弦支梁屋盖结构和主体框架结构进行了单体分析，研究了结构在各种荷载工况下杆件的内力、变形特点。在单体分析的基础上，对天津大学低碳风洞实验室进行了总装协同作用分析，并与单体分析结果进行对比，研究了单体分析与总装分析产生偏差的原因，阐明了考虑结构协同作用的重要性，对总装分析的必要性做出评价。
　　针对栓焊混合连接节点的不足，在隔板贯通节点的基础上，本文提出了一种新型的方形钢管混凝土柱梁节点形式-下栓上焊式隔板贯通节点。采用Abaqus有限元软件，考虑了几何非线性、材料非线性和接触非线性，以下翼缘与下隔板连接的螺栓数量为参变量，对下栓上焊式隔板贯通节点进行了参数化实体建模分析，得到了节点的应力分布规律，并对节点的抗震性能作出了综合评价。
　　分析结果表明：节点失效是由于钢梁靠近上隔板部位的翼缘屈曲，屈曲部位发生在焊缝热影响区附近，避开了柱根关键部位，使塑性铰出现在梁上，体现了“强柱弱梁，强节点弱构件”的抗震要求；随着螺栓数量的增加，节点的初始刚度有所提高，但刚度退化速率相差不大，节点的屈服承载力和极限承载力均有所提高；节点的荷载-位移曲线呈饱满的梭形，延性系数为2.746，节点屈服后仍具有较好的变形能力，延性较好；等效粘滞阻尼系数为0.388，具有较强的抗震耗能能力。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2弦支梁结构概述

1.3方钢管混凝土组合异形柱结构概述

1.4方钢管混凝土柱-H型钢梁节点概述

1.5工程背景介绍

1.6本文的研究意义与主要工作

第二章 天津大学低碳风洞实验室弦支梁屋盖结构单体分析

2.1引言

2.2有限元模型的建立

2.3弦支梁屋盖静力特性分析

2.4弦支梁屋盖自振特性分析

2.5弦支梁屋盖地震响应分析

2.6本章小结

第三章天津大学低碳风洞实验室钢管混凝土框架结构单体分析

3.1引言

3.2有限元模型的建立

3.3方钢管混凝土框架结构静力特性分析

3.4方钢管混凝土框架结构自振特性分析

3.5方钢管混凝土框架结构地震响应分析

3.6本章小结

第四章天津大学低碳风洞实验室总装协同作用分析

4.1引言

4.2有限元模型的建立

4.3总装结构静力特性分析

4.4总装结构自振特性分析

4.5总装结构地震响应分析

4.6结构单体与总装分析结果对比

4.7本章小结

第五章天津大学低碳风洞实验室下栓上焊式隔板贯通节点有限元分析

5.1引言

5.2三维非线性有限元分析基本理论

5.3有限元模型的建立

5.4节点应力分析及破坏机理研究

5.5节点抗震性能研究

5.6本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文及科研情况

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