冷弯薄壁型钢门式钢架梁柱节点的抗震性能分析

摘要

门式刚架结构以其造价低，施工周期短的特点，目前在我国应用广泛，然而工程中较为常见的是传统的轻型门式刚架，对于冷弯薄壁型钢门式刚架，由于其在国内的发展起步较晚，因此还没被大家所熟知，同时对其相关的研究也相对滞后，这样也就突显出对冷弯薄壁型钢门式刚架进行研究分析的必要性。由于节点是结构的核心组成部分，因此本文选取了冷弯薄壁型钢门式刚架的梁柱节点作为研究目标对其在地震反复荷载作用下的受力性能进行分析。
　　本文的冷弯薄壁型钢门式刚架梁柱节点的构造方式是将两块C型冷弯薄壁型钢之间内插节点板并通过高强螺栓进行连接，取梁柱节点的夹角为96°，且梁和柱截面的形式相同，均采用两块C型钢腹板相连成I型截面。
　　本文在国内外相关研究的基础上，利用有限元软件ABAQUS对冷弯薄壁型钢门式刚架梁柱节点在低周反复荷载作用下的受力性能进行模拟分析，并通过对计算结果的处理得出节点的P-△和M-θ滞回曲线，再以滞回曲线和骨架曲线为基础来分析节点的相关受力性能参数，并以此来探究节点在低周反复荷载作用下的刚度退化、承载力退化、耗能性能、破坏模式以及破坏时节点域的应力分布。同时本文还考虑了螺栓间距和节点板厚度这两个因素的变化对节点的影响，从而设计了6个节点试件对节点的受力性能进行分析对比。
　　分析结果显示，节点的主要破坏方式是柱连接部位的扭曲破坏；所有节点试件在低周反复荷载作用下的承载力退化程度并不明显，而且承载力随节点板厚度和螺栓间距的增加呈逐步递增的趋势，其强度的退化较为稳定；各节点试件的初始刚度均较大，但是在低周反复荷载作用下刚度的退化较为明显；各节点试件的滞回曲线都较为饱满，其耗能性能与同类其它节点相比较为优越。
　　本文的研究结果可为冷弯薄壁型钢门式刚架结构体系在实际工程中的节点设计提供参考。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 冷弯薄壁型钢的简介

1.2 冷弯薄壁型钢门式刚架概述

1.3 钢结构连接节点的发展和类型

1.4 课题的国内外研究概况

1.5 论文的主要内容

第二章 冷弯薄壁型钢门式刚架梁柱连接节点的设计

2.1 冷弯薄壁型钢连接节点的主要形式

2.1.1 常用的连接节点

2.1.2 冷弯薄壁型钢门式刚架的节点构造形式

2.2 冷弯薄壁型钢门式刚架梁柱连接节点的设计方法

2.2.1 冷弯薄壁型钢门式刚架梁柱节点相关构件的计算方法

2.2.2 节点板的厚度与尺寸选取

2.2.3 国内外的相关设计规范

2.3 冷弯薄壁型钢结构连接节点的数学模型

2.4 本章小结

第三章 冷弯薄壁型钢门式刚架梁柱节点的有限元模拟

3.1 有限元方法的简介及分析目标

3.1.1 有限元方法的简介

3.1.2 本文的有限元分析目标

3.2 有限元分析的理论基础及应用软件

3.2.1 有限元的理论分析基础

3.2.2 有限元的分析方法

3.2.3 有限元分析的软件ABAQUS

3.3 冷弯薄壁型钢门式刚架梁柱节点的有限元模型的建立

3.3.1 节点模型的简述

3.3.2 模型的设计

3.3.3 材料的参数

3.3.4 单元的选取

3.3.5 单元网格的划分

3.3.6 螺栓的连接处理

3.3.7 几何模型的建立

3.3.8 构件的边界约束施加

3.3.9 加载制度

3.4 本章小结

第四章 冷弯薄壁型钢门式刚架梁柱节点的有限元分析

4.1 节点的有限元模型

4.2 滞回曲线

4.2.1 荷载一位移(P-△)关系滞回曲线

4.2.2 弯矩一转角(M-θ)关系滞回曲线

4.3 骨架曲线

4.3.1 荷载一位移(P-△)关系骨架曲线

4.3.2 弯矩一转角(M-θ)关系骨架曲线

4.4 承载力退化

4.5 刚度退化

4.6 能量耗散

4.7 节点域的应力分布

4.8 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文