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T型钢梁柱半刚性连接节点在静载作用下的极限承载性能研究

作　者: 黄海棠
导　师: 李秀梅
学　校: 广西大学
专　业: 结构工程
关键词: T型钢连接节点半刚性连接节点试验数值模拟节点性能影响因素弯矩-梁柱相对转角曲线
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 58次
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内容摘要

梁柱T型钢连接节点最简单构造形式是型钢梁柱由设置在梁上下翼缘处的两个短T型钢通过螺栓连接而成,节点构造简单、传力明确,无需现场施焊,施工周期短,抗震性能好,在工程中已有许多成功的应用。梁柱T型钢连接被视为钢结构最刚劲的半刚性连接方式,在高层钢结构建筑中也有着广阔的应用前景。但该节点构造多样化,力学性能复杂,呈现明显的非线性,目前国内外的研究较少,静载作用的极限承载性能亟待研究。论文首先简要地介绍了半刚性连接的特性、T型钢半刚性连接的研究现状；然后设计并完成了5个梁柱T型钢半刚性节点试件的静力加载试验及相应的材性试验；采用材性试验的应力应变关系全曲线,利用ABAQUS三维非线性有限元分析软件对试验5个试件进行了数值模拟,结果与试验很吻合；结合试验和数值模拟的结果,对各试件的试验现象和破坏机理进行了分析和探讨；构建了T型钢连接节点本构关系曲线M-θr的数学模型,为结构体系分析提供计算依据；最后又补充了12个试件的有限元数值模拟,分析了T型钢尺寸、材料强度等级、接触面摩擦系数和螺栓预紧力、柱子轴压力、梁柱截面尺寸、柱腹板是否设加劲肋、T型钢翼缘螺栓个数、螺栓直径等因素对节点力学性能的影响,得到一些有价值的结论,对钢结构T型钢半刚性连接节点的分析和设计有指导意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-20
  1.1 引言  10-11
  1.2 半刚性连接节点综述  11-14
    1.2.1 T型钢半刚性连接节点  11-13
    1.2.2 半刚性连接的特性  13-14
    1.2.3 课题来源  14
  1.3 T型钢半刚性连接节点的研究现状  14-18
    1.3.1 试验研究  15-16
    1.3.2 有限元数值分析研究  16-17
    1.3.3 理论研究  17-18
  1.4 主要研究内容及方法  18-20
第二章材性试验和节点试验设计  20-41
  2.1 引言  20
  2.2 材性试验  20-22
  2.3 节点试件设计  22-25
  2.4 节点承载能力估算  25-37
    2.4.1 摩擦面抗剪承载力计算  25-26
    2.4.2 高强螺栓的承载力计算  26-28
    2.4.3 T型钢翼缘的承载力计算  28-32
    2.4.4 T型钢腹板的承载力计算  32-33
    2.4.5 柱翼缘抗拉强度计算  33-34
    2.4.6 柱腹板的承载力计算  34-36
    2.4.7 梁的承载力计算  36-37
  2.5 试件的制作和加载  37-41
    2.5.1 试件的制作  37-38
    2.5.2 试验加载控制  38-39
    2.5.3 测量内容  39-41
第三章试验结果分析  41-54
  3.1 梁端P-△曲线  41-42
  3.2 破坏形式  42-47
    3.2.1 BASE试件  42-43
    3.2.2 BH试件  43-44
    3.2.3 T1试件  44-45
    3.2.4 T2试件  45-46
    3.2.5 JJL试件  46-47
  3.3 应变分布  47-51
    3.3.1 加劲肋域内的柱腹板  47
    3.3.2 节点区柱翼缘  47-49
    3.3.3 T型钢翼缘  49-50
    3.3.4 T型钢腹板  50-51
    3.3.5 节点区的梁  51
  3.4 节点的M-θ_r关系曲线  51-53
  3.5 几个试验的结论总结  53-54
第四章试验模型的有限元模拟  54-68
  4.1 基本方法介绍  54
  4.2 有限元分析模型  54-56
  4.3 有限元计算结果分析  56-65
    4.3.1 BASE试件的应力应变  56-59
    4.3.2 BH试件的应力应变  59-61
    4.3.3 T1试件的应力应变  61-62
    4.3.4 T2试件的应力应变  62-63
    4.3.5 JJL试件的应力应变  63-65
  4.4 有限元计算结果与试验对比  65-68
第五章 T型钢半刚性连接节点的本构模型  68-74
  5.1 线性函数模型  68-70
  5.2 三参数幂函数模型  70-72
  5.3 四参数指数函数模型  72-74
第六章节点性能的影响因素分析  74-88
  6.1 模型参数设计  74-75
  6.2 影响节点性能的因素  75-87
    6.2.1 T型钢厚度对节点性能的影响  75-77
    6.2.2 材料强度对节点性能的影响  77-79
    6.2.3 摩擦系数和螺栓预紧力对节点性能的影响  79-81
    6.2.4 柱子轴压对节点性能的影响  81-82
    6.2.5 梁截面尺寸对节点性能的影响  82-83
    6.2.6 柱载面尺寸对节点性能的影响  83-84
    6.2.7 柱腹板横向加劲肋对节点性能的影响  84-85
    6.2.8 T型钢翼缘连接螺栓个数对节点性能的影响  85-86
    6.2.9 螺栓直径对节点性能的影响  86-87
  6.3 小结  87-88
第七章结论与展望  88-90
参考文献  90-94
致谢  94-96
攻读硕士学位期间已发表和被接受的论文  96

T型钢梁柱半刚性连接节点在静载作用下的极限承载性能研究

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