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方钢管混凝土柱—工字型钢梁节点受力性能分析

作　者: 王翠翠
导　师: 刘忠
学　校: 湘潭大学
专　业: 结构工程
关键词: 方钢管混凝土柱工字型钢梁缀板连接节点有限元分析
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

方钢管混凝土结构以其承载能力高,塑性和韧性好,抗震性能优越等优点,广泛应用于地下建筑、工业厂房、多层建筑、大跨建筑、高层和超高层建筑、塔架以及大跨度桥梁等工程中。方钢管混凝土柱—工字型钢梁节点作为影响方钢管混凝土结构在高层建筑中推广应用的关键部位,开展节点抗震性能的研究,对于了解节点的力学性能,改善节点的构造形式,都具有重要的理论价值和工程意义。本文针对缀板连接方钢管混凝土柱—工字型钢梁的节点,在低周循环荷载作用下的拟静力试验,利用大型通用有限元软件ANSYS,建立了有限元数值分析模型,研究了节点在单调加载、循环加载情况下的力学性能。主要研究内容概括如下:1、对钢管混凝土结构理论分析方法做了简要描述,回顾了节点非线性分析主要研究状况;2、在循环荷载作用下,利用有限元软件ANSYS分析缀板连接的方钢管混凝土柱—工字型钢梁节点的滞回性能。有限元计算出来的滞回曲线,骨架曲线以及特征荷载、位移,与试验结果基本吻合,说明本文所建立的数值分析模型是合理的;同时,节点的刚度退化、延性、耗能能力等抗震性能指标,均与试验数据符合较好;3、为了更深入地了解该节点的力学性能,本文在第三章节专门做了相关的参数分析,结果表明,节点破坏主要发生在钢梁上,与试验吻合;缀板厚度和加劲肋的设置是影响节点受力性能的主要因素;4、确定节点弯矩—曲率恢复力简化计算模型,借助数值分析软件编制计算程序,对节点的滞回性能进行理论分析,所得结果与试验数据、有限元数值结果符合较好,为工程初步设计提供了参考依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 课题来源、研究目的和意义  9-11
  1.2 方钢管混凝土柱—钢梁节点的研究现状  11-14
    1.2.1 方钢管混凝土柱—钢梁节点的国外研究现状  12-13
    1.2.2 方钢管混凝土柱—钢梁节点的国内研究现状  13-14
  1.3 钢管混凝土理论分析方法的研究  14-17
    1.3.1 方钢管混凝土承载力的计算方法  15-16
    1.3.2 方钢管混凝土受力性能的非线性分析方法  16-17
  1.4 本文的主要研究工作  17-19
    1.4.1 存在的问题  17-18
    1.4.2 本文主要工作  18-19
第二章低周往复荷载下方钢管混凝土柱—钢梁节点的非线性有限元分析  19-33
  2.1 概述  19
  2.2 试验概况  19-21
  2.3 有限元模型的建立  21-26
    2.3.1 几何模型的建立  21-22
    2.3.2 单元类型  22-23
    2.3.3 材料的本构关系及破坏准则  23-25
    2.3.4 边界条件及加载方式  25-26
    2.3.5 求解与结果后处理  26
  2.4 有限元模拟与试验研究的力学性能的比较  26-32
    2.4.1 节点的滞回曲线  26-27
    2.4.2 节点的骨架曲线  27-29
    2.4.3 节点的抗震性能指标  29-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章方钢管混凝土柱—钢梁节点的参数分析  33-39
  3.1 概述  33
  3.2 节点处加劲肋的设置  33
  3.3 节点连接细部尺寸影响  33-35
    3.3.1 缀板的厚度  34
    3.3.2 缀板的长度  34
    3.3.3 缀板的宽度  34-35
  3.4 柱轴压比  35-36
  3.5 钢管宽厚比  36-37
  3.6 核心混凝土强度  37-38
  3.7 本章小结  38-39
第四章方钢管混凝土柱—钢梁节点的荷载—位移滞回曲线的理论分析  39-48
  4.1 概述  39
  4.2 节点构件梁端荷载—位移的计算方法  39-41
  4.3 弯矩—曲率恢复力计算模型  41-44
  4.4 试验结果、有限元数值结果与理论计算结果的对照  44-46
    4.4.1 滞回曲线  44-45
    4.4.2 骨架曲线  45-46
  4.5 本章小结  46-48
第五章总结与展望  48-50
  5.1 主要结论  48-49
  5.2 研究展望  49-50
参考文献  50-54
致谢  54-55
附录攻读硕士学位期间发表的学术论文  55

方钢管混凝土柱—工字型钢梁节点受力性能分析

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