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钢框架盖板—腋加强型节点受力性能及抗震分析

作　者: 蒋定为
导　师: 孙玉萍
学　校: 兰州理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 塑性铰 盖板-腋加强型节点 滞回性能 延性系数 等效阻尼系数
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 39次
引　用: 1次
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内容摘要


以往地震中出现了大量钢框架刚性节点的破坏，其破坏形式大都发生在梁、柱翼缘相交处的焊缝区。许多国内外学者通过对传统节点的大量研究，提出将塑性铰外移的设计概念，通过将塑性铰由柱面外移，以改善连接焊缝处的复杂受力状态，避免节点焊缝处发生脆性破坏。塑性铰外移有两种方法，即采用加强型节点和削弱型节点。十几年的研究表明，这些改进都不同程度的改善了节点的抗震性能。对于加腋节点一般有梁柱连接翼缘单侧加腋和梁翼缘两侧加腋两种形式。单侧加腋节点对于加腋侧能缓解焊缝处应力集中现象，由于加腋后梁中性轴向加腋区偏移而使加腋侧另一端在受拉时应力增加，造成焊接处的应力集中，增加梁上翼缘发生脆性破坏的可能；双侧加腋节点能实现塑性铰转移到梁上的目的，较好地缓解节点对接焊缝处应力集中现象，且抗震性能优越，但在实际工程中，部分钢框架结构房屋在使用上要求较高，梁上侧加腋后造成楼面不平整，而且也影响美观。本文对加腋节点和加盖板节点加以改进，提出盖板-腋新型加强型节点。该节点既克服了双侧加腋节点影响楼面平整及美观的缺点，又能使节点得到有效加强。运用ABAQUS软件对该节点进行有限元分析，并将分析结果与以往模型进行了对比。首先研究试件在单调荷载下的性能，主要根据梁柱连接试件在单向荷载作用下的力-位移曲线、极限承载力、连接处梁翼缘不同应力路径上的Von Mises应力分布、梁翼缘塑性应变、塑性铰形成与发展以及破坏模式等参数进行讨论。然后研究在低周循环荷载下三种试件的滞回性能、延性及等效阻尼系数等。根据研究成果，得出各参数对其抗震性能影响的显著程度，为梁柱盖板-腋梁柱连接节点的抗震设计提出建议。研究表明盖板-腋梁节点能有效改善对接焊缝处应力集中现象，实现了塑性铰转移至梁上的目的，降低其发生脆性破坏的可能性。该节点形式具有理论上的合理性和实用上的可行性，且具有良好的耗能能力，抗震性能优越。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 钢结构连接的理论研究与工程意义  11-13
    1.2.1 理论研究意义  11-12
    1.2.2 工程意义  12-13
  1.3 梁柱节点的研究现状  13-14
  1.4 加强型节点  14-16
  1.5 研究方法和研究内容  16-18
    1.5.1 抗震性能的研究方法  16
    1.5.2 以往研究中存在的问题  16-17
    1.5.3 本文研究思路及内容  17-18
第2章 理论分析及有限元模型的建立  18-30
  2.1 理论分析基础  18-23
    2.1.1 非线性有限元方程的求解  18-19
    2.1.2 塑性增量本构关系  19-22
    2.1.3 强化模型  22-23
    2.1.4 加载控制  23
  2.2 有限元程序的选取  23-24
  2.3 ABAQUS 分析参数的选取  24-25
    2.3.1 单元的选取  24
    2.3.2 钢材本构模型的选取  24-25
  2.4 有限元模型的建立  25-29
    2.4.1 试件几何尺寸  25-26
    2.4.2 试件材料参数的选取  26
    2.4.3 单元选取及网格划分  26-28
    2.4.4 加载制度及破坏准则  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章 单调荷载作用下盖板-腋节点分析  30-44
  3.1 试件单调荷载作用下的荷载—位移关系  30-31
  3.2 节点应力有限元结果分析  31-38
    3.2.1 上翼缘应力分布  31-34
    3.2.2 腹板的应力分布  34-35
    3.2.3 下翼缘应力分布  35-38
  3.3 塑性铰形成与发展  38-42
  3.4 本章小结  42-44
第4章 循环荷载作用下盖板-腋节点分析  44-52
  4.1 概述  44
  4.2 加载制度  44-45
  4.3 荷载—位移滞回曲线  45-47
  4.4 等效粘滞阻尼系数  47-48
  4.5 骨架曲线及位移延性系数  48-50
  4.6 本章小结  50-52
第五章 结论与展望  52-55
  5.1 结论  52-54
  5.2 展望  54-55
参考文献  55-58
致谢  58-59
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  59

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 金属结构 > 钢结构
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