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新型方钢管混凝土柱—钢梁半刚性节点抗震性能研究

作　者: 卫广
导　师: 赵欣
学　校: 河北工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 方钢管混凝土半刚性节点穿心螺栓非线性有限元抗震性能
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

方钢管混凝土柱构造简单，与其他连接件组合施工方便，近年来在工程应用方面日益广泛。然而与之相应的节点抗震性能和承载力研究很不充分，规范中的节点形式也无法满足实际需要。随着国家经济的腾飞，更多相关的理论和试验研究已是势在必行。本文从方便建筑设计、降低施工难度的角度出发，借鉴穿心螺栓节点的连接形式，提出了新型半刚性节点——“穿心螺栓-Π形板”节点。此节点形式为全螺栓连接，安装方便灵活，克服施工现场焊接质量不稳定、高空作业危险不利因素，降低人工成本，缩短施工周期，减少环境污染。通过对新型方钢管混凝土柱-钢梁半刚性节点的低周反复试验，观察记录试验现象和破坏过程，经数据处理分析来研究新型节点的应力分布规律及抗震性能。新型节点改善了力的传递途径，丰富了方钢管混凝土柱-钢梁半刚性节点形式。试验结果表明新型节点具有良好的延性和耗能能力，抗震性能较好。为了弥补试验观测的局限性，揭示试验内部难以测试的细节部分，采用大型通用有限元ANSYS对节点试验进行三维实体apdl语言建模分析，同时考虑几何、材料、接触三重非线性，通过合理的切分划分为较为规整的网格。经过计算，得到的方钢管混凝土的滞回曲线与试验曲线对比，并对理论和试验的各项对应指标进行了对比分析。从计算机模拟和试验数据结果来看，该新型节点具有良好的抗震性能，通过调整Π形板可以控制节点刚度和抗震能力，方便灵活，值得推广使用。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  §1-1 引言  9
  §1-2 课题来源、研究目的和意义  9-12
  §1-3 方钢管混凝土柱—钢梁半刚性连接节点分类  12-13
  §1-4 方钢管混凝土柱—钢梁半刚性连接节点研究现状  13-14
    1-4-1 国外方研究进展  13
    1-4-2 国内研究进展  13-14
  §1-5 本文的主要研究内容  14-16
第二章三维有限元理论  16-29
  §2-1 引言  16
  §2-2 ANSYS 三重非线性  16-20
    2-2-1 材料非线性  16-19
    2-2-2 几何非线性  19
    2-2-3 接触非线性  19-20
  §2-3 钢材的处理  20-23
    2-3-1 钢材实际模型  20-21
    2-3-2 程序中的模型  21-23
  §2-4 混凝土的处理  23-29
    2-4-1 混凝土的本构关系  23-25
    2-4-2 混凝土的破坏准则  25-29
第三章方钢管混凝土柱— H 型钢梁Π型板节点三维建模  29-45
  §3-1 概述  29
  §3-2 试验概况  29-33
    3-2-1 试验构件的设计与制作  29-31
    3-2-2 边界条件与加载制度  31-33
  §3-3 新型节点有限元模型  33-45
    3-3-1 材料定义  33-34
    3-3-2 单元选择  34-38
    3-3-3 建立模型  38-43
    3-3-4 边界条件及求解设置  43-45
第四章有限元结果验证及分析  45-56
  §4-1 JD-1 分析  45-52
    4-1-1 破坏现象分析  45-46
    4-1-2 应力应变分析  46-47
    4-1-3 柱壁屈服机制  47-48
    4-1-4 抗震性能  48-52
  §4-2 JD-2、3 分析  52-56
    4-2-1 应力分析  52-53
    4-2-2 破坏模式  53-54
    4-2-3 抗震性能  54-56
第五章参数分析  56-61
  §5-1 连接件腹板厚度的影响  56-59
  §5-2 混凝土强度的影响  59-61
第六章结论与展望  61-63
  §6-1 结论  61-62
  §6-2 展望  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果  67

新型方钢管混凝土柱—钢梁半刚性节点抗震性能研究

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