工形截面柱弱轴梁柱节点及隔板贯通式钢管柱梁柱节点抗震性能研究

摘要

钢结构节点破坏是历次震害中建筑钢结构破坏的主要形式，一直以来钢结构节点抗震性能是工程领域研究的热点。工形截面梁柱节点弱轴连接和隔板贯通式钢管柱梁柱节点连接是常见的连接形式，且各有各自适用的力学特点，目前现行规范针对这两类节点尚无针对这两类节点设计的专门规定，而相关研究成果亦不完善。为此，本文采用数值方法对这两类节点的抗震性能进行了系统研究，工作如下:
　　1.简要分析了这两类节点的特点，总结了规范对节点设计的相关规定以及国内外研究现状和存在问题。
　　2.阐述了非线性有限元法基本理论，运用ANSYS软件建立梁柱节点有限元模型，并通过数值结果与试验结果的对比分析，验证有限元模型的适用性。
　　3.对工字形截面梁柱的弱轴连接节点:
　　(1)使用ANSYS软件仿真建模，并进行单向加载和往复加载计算，然后通过单向荷载位移曲线和滞回曲线分析其力学性能。
　　(2)改变轴压比、连接板外伸长度以及柱截面高度三个参数，根据延性系数、耗能指标等结果分析这些参数对节点抗震性能的影响规律，总结出较优的抗震性能节点对应上述参数的取值范围，从而得出外伸长度lb1的相关公式。
　　(3)针对实际工程中弱轴连接节点普遍在焊缝处加焊钢板以增强焊缝承载力的现象，根据现行抗震规范，改变材料、腹板连接板厚度、以及连接板外伸长度等参数，总结出弱轴连接节点无需加焊钢板增强焊缝承载力的判别公式，并给出具体的设计建议。
　　4.对隔板贯通式钢管柱梁柱节点:
　　(1)使用ANSYS软件仿真建模，并进行单向加载和往复加载计算，然后通过单向荷载位移曲线和滞回曲线分析其力学性能。
　　(2)在假定隔板内伸长度不变情况下，改变轴压比、隔板外挑长度、以及钢管外径等参数，根据相应的抗震性能指标分析这些参数对节点抗震性能的影响规律，得出隔板外挑长度的设计建议。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 本文研究的两类节点

1．3 我国规范对节点域的规定

1．4 国内外相关研究现状

1．4．1 梁柱弱轴与部分强轴连接的试验研究

1．4．2 梁柱弱轴连接的有限元分析研究

1．4．3 隔板贯通式钢管梁柱节点研究

1．5 以往研究中存在的问题

1．6 研究方法和本文的工作

2 梁柱节点分析基本理论及有限元法基础

2．1 有限元基本理论

2．1．1 有限元法

2．1．2 ANSYS软件简介

2．2 非线性理论基础

2．2．1 非线性分类

2．2．2 塑性力学的基本法则

2．3 ANSYS有限元程序的验证

2．3．1 试验构件基本信息

2．3．2 ANSYS有限元建模分析

2．3．3 ANSYS分析结果

3 工字形梁柱弱轴连接有限元分析

3．1 标准BASE试件建模工作

3．2 标准BASE试件单向加载

3．2．1 单向加载下节点的荷载位移曲线

3．2．2 梁柱节点的应力分布情况

3．3 标准BASE试件低周往复加载

3．3．1 滞回曲线及其相关曲线

3．3．2 节点应力云图

3．3．3 抗震性能评价指标

3．4 变参数分析

3．4．1 BEN系列试件

3．4．2 BEL系列试件

3．4．3 BEH系列试件

3．5 焊缝处加贴焊板问题分析

3．5．1 理论公式推导

3．5．2 参数变化

3．6 本章总结

4 隔板贯通式钢管柱梁柱节点有限元分析

4．1 标准BASE试件建模

4．2 标准BASE试件单向加载

4．3 标准BASE试件低周往复加载

4．3．1 滞回曲线分析

4．3．2 节点的应力云图

4．3．3 抗震性能指标评价

4．4 变参数分析

4．4．1 CON系列试件

4．4．2 COL系列试件

4．4．3 COD系列试件

4．5 本章结语

5 结语和展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历

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