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L形钢异形柱框架梁柱节点的力学性能研究
作 者: 蒋诗莹
导 师: 黄呈伟
学 校: 昆明理工大学
专 业: 结构工程
关键词: 钢异形柱 框架结构 节点 力学性能
分类号: TU391
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 24次
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内容摘要
“异形柱框架结构体系”是国家建设部力求推广的住宅结构形式之一。在以往地震当中,钢结构建筑的破坏表明,节点经常发生脆性破坏。因此节点设计在整个结构体系的设计当中是非常重要的一步,它关系到整个结构的抗震安全性;而目前钢异形柱结构体系的研究刚刚起步,其节点方面的研究更是空白,因此研究掌握钢异形柱框架节点的力学性能是一个亟待解决的问题。掌握其力学性能将对工程设计有重要的现实意义。本文在前人的研究工作基础上,选择L形截面钢异形柱框架节点作为研究对象,对其力学性能进行研究分析。本文采用目前国际上比较流行的大型通用有限元软件ANSYS,对钢异形柱框架节点进行三维实体非线性有限元分析,有限元模型中采用了较复杂的带有中间节点的10节点实体单元SOLID92、接触单元CONTA174、TARGE 170和PRETS179四种单元类型,充分考虑了材料非线性、几何非线性以及状态非线性的影响,根据规范已有的节点相关规定设计了7个钢异形柱节点(柱子的腹板厚度和翼缘厚度变化),对这七个节点都进行了有限元分析,得到了节点的应力应变分布,节点在单调荷载作用下的承载力极限,受力性能及破坏机理;节点在循环荷载作用下,力与位移P-△滞回性能曲线及相应刚度退化曲线,节点的滞回模型,以及耗能系数。通过本文的研究发现,L形截面钢异形柱框架体系的节点具有良好的抗震性能,其破坏基本都发生在梁根部往外的盖板附近,破坏模式都是梁翼缘屈曲破坏;柱子的腹板厚度对节点力学性能具有决定性的影响,柱子翼缘厚度对其性能虽有一定影响,但相对就小得多。根据所得的滞回曲线,本文还提出了此类节点的滞回模型,对此类节点的工程设计提供参考模型和理论分析依据。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-7 目录 7-9 第一章 绪论 9-25 1.1 课题研究简述 9-13 1.1.1 钢结构的特点和优势 9-10 1.1.2 新型钢异形柱结构简介及其特点 10-12 1.1.3 选题背景 12-13 1.2 钢框架梁柱节点的连接方式与分类概述 13-15 1.3 国内外对钢框架梁柱节点的研究现状 15-23 1.3.1 国外研究现状 16-22 1.3.2 国内研究现状 22-23 1.4 本文的主要工作 23 1.5 本章小结 23-25 第二章 钢异形柱框架节点有限元分析基础 25-37 2.1 概述 25 2.2 单元选取 25-26 2.3 材料本构关系 26-27 2.4 屈服准则 27-28 2.5 强化模型 28-30 2.6 塑性增量理论(或流动理论) 30 2.7 螺栓预紧力的模拟 30-32 2.8 非线性有限元方法 32-36 2.8.1 非线性问题的分类 33-34 2.8.2 非线性有限元方法分析过程 34-36 2.9 本章小结 36-37 第三章 单调荷载下钢异形柱(L形)框架节点的力学性能 37-56 3.1 概述 37 3.2 节点的几何特征 37-39 3.3 框架节点有限元模型的建立 39-42 3.3.1 节点有限元的网格划分 39-41 3.3.2 边界条件及加载制度 41-42 3.4 单调荷载下的节点分析 42-54 3.4.1 节点应力应变分布分析 42-52 3.4.2 节点承载力分析 52-53 3.4.3 节点位移延性系数 53-54 3.5 本章小结 54-56 第四章 循环荷载下钢异形柱(L形)框架节点的力学性能 56-71 4.1 有限元模型的加载情况 56-57 4.2 滞回性能的分析 57-65 4.2.1 节点在循环荷载作用下的变形与承载能力 57-60 4.2.3 节点骨架曲线与节点刚度退化 60-65 4.3 滞回模型与耗能性能 65-70 4.3.1 滞回模型 65-68 4.3.2 耗散系数 68-70 4.4 本章小结 70-71 第五章 结论与展望 71-73 5.1 结论 71-72 5.2 展望 72-73 致谢 73-74 参考文献 74-78 附录(攻读硕士学位期间发表论文目录) 78
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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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