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多层冷弯薄壁型钢住宅组合墙体梁柱节点承载力性能研究

作　者: 张国杰
导　师: 曹宝珠
学　校: 吉林建筑工程学院
专　业: 结构工程
关键词: 冷弯薄壁型钢组合墙体非线性有限元分析自攻螺钉节点小截面H型钢
分类号: TU392.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来,冷弯薄壁型钢在工程中的应用越来越广泛,由于其壁薄、质轻、力学性能优异,目前在单层工业厂房和低层钢结构别墅中已有大量的应用,但在多层住宅中的运用依旧很少。在轻钢结构中,节点各方面性能的研究一直是结构研究的重点,因传统的螺栓连接和焊缝连接在施工和性能方面存在种种缺陷,本文着重探讨自攻螺钉连接冷弯薄壁型钢在多层住宅中有关墙体梁柱连接节点的构造与承载力性能研究。另外,H型钢在轻钢结构中应用也极其广泛,它不仅截面面积分配优化、而且强重比也比较合理,可谓是经济断面高效的型材,因为H型钢的各个部位都是呈直角排布的,所以H型钢在各个方向上都具有优秀的抗弯能力。综上,H型钢集施工快捷、经济和自重轻等优点于一体,已在各类工程中广泛应用。本文将引入小截面H型钢代替组合墙体中冷弯薄壁型钢柱,分析其承载力性能和经济性能,并与冷弯薄壁型钢柱做对比。本文采用试验研究和非线性有限元模拟对冷弯薄壁型钢组合墙体相关节点进行了研究。主要研究内容包括：1、对多层冷弯薄壁型钢底层组合墙体进行实验研究。研究墙体节点在竖向荷载下,进行水平低周反复荷载作用时的承载力性能。2、利用大型结构计算软件ANSYS10.0对墙体中顶梁与边立柱,顶梁与中立柱的节点有限元模拟分析。计算过程中考虑材料非线性和几何非线性对节点承载力性能的影响。通过有限元分析结果与实验结果相对比,证明模拟方法的合理性和正确性。3、引入小截面H型钢代替边柱,利用ANSYS10.0模拟分析墙体中梁与H型钢柱连接节点。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-21
  1.1 前言  9
  1.2 课题研究的目的和意义  9-11
  1.3 冷弯薄壁型钢结构  11-13
    1.3.1 冷弯薄壁型钢结构住宅结构体系  11-12
    1.3.2 冷弯薄壁型钢住宅特点  12-13
  1.4 冷弯薄壁型钢半刚性节点研究方法和研究现状  13-19
    1.4.1 半刚性节点  14
    1.4.2 半刚性连接的定义和分类  14-16
    1.4.3 连接性能研究方法  16-17
    1.4.4 冷弯薄壁型钢半刚性节点研究现状  17-19
  1.5 本文研究的主要工作  19-21
第二章冷弯薄壁型钢住宅组合墙体梁柱节点试验研究  21-44
  2.1 概述  21
  2.2 实验目的及内容  21-22
  2.3 材性、试件及试验装置  22-32
    2.3.2 试件概述  24-26
    2.3.3 试验荷载设计  26-29
    2.3.4 测点布置  29-32
  2.4 试验装置及试验过程  32-39
    2.4.1 试验装置  32-35
    2.4.2 加载制度  35-36
    2.4.3 试验过程及破坏特征  36-39
  2.5 试验数据整理及分析  39-43
    2.5.1 试件屈服点、破坏点的确定方法  39-42
    2.5.2 试验结果及分析  42-43
  2.6 本章小结  43-44
第三章冷弯薄壁型钢组合墙体梁柱连接节点的非线性有限元分析  44-65
  3.1 引言  44-45
  3.2 ANSYS非线性问题的分析  45-47
    3.2.1 几何非线性  45-46
    3.2.2 材料非线性问题  46-47
  3.3 梁柱节点有限元模型的建立  47-53
    3.3.1 单元的选取  47-49
    3.3.2 材料的性质  49-50
    3.3.3 有限元模型的建立及网格划分  50-51
    3.3.4 边界条件及荷载  51-52
    3.3.5 有限元求解及后处理  52-53
  3.4 有限元计算结果分析  53-64
    3.4.1 单柱2螺钉梁柱节点w-1、w-2  53-55
    3.4.2 单柱4螺钉梁柱节点w-3、w-4  55-57
    3.4.3 有限元计算结果对比  57-64
  3.5 本章小结  64-65
第四章小截面H型钢柱与梁连接节点的有限元分析  65-71
  4.1 引言  65
  4.2 有限元模型的建立  65-67
  4.3 有限元计算结果分析  67-70
  4.4 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
攻读硕士学位期间发表的学术论文  77-79

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