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带肋的顶底角钢及双腹板角钢梁柱半刚性节点受力性能研究

作　者: 王光云
导　师: 刘伟
学　校: 吉林建筑大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢框架节点连接件滞回性能
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近几年来，由于钢材质轻高强、塑性、韧性等不断的优化和钢产量的增加，钢结构也越来越被高层建筑及工业厂房广泛应用，特别在抗震设防等级高的地方钢结构的优势尤为突出。在钢结构中，由于节点处在极为复杂应力状态下，并且对结构整体影响较大，因此梁柱连接节点设计尤为重要。在传统的钢结构设计中节点被假设成完全刚性或理想铰接的，在1994年美国加州的Northridge地震（里氏6.7级）和1995年的日本阪神地震（里氏7.2级）中，钢框架中全焊接连接及栓-焊混合连接处节点发生了严重的脆性破坏，主要出现在梁翼缘焊缝坡口处出现的裂纹。通过大量的理论分析和试验研究对钢结构节点连接提出很多改善的方法，来防止该节点脆性破坏的发生和提高抗震能力。从而半刚性节点连接相继推出，具有较好的耗能性能弥补了传统连接在抗震方面的缺失，因此钢结构半刚性连接方式的研究是国内外学者的一个热点问题。本文对梁柱连接中经典半刚性连接进行顶底角钢与腹板角钢连接件加劲肋的设计，针对该连接的梁柱节点进行了滞回性能试验研究。对该连接件节点的破坏形式、极限承载力、耗能性能、以及连接件的薄厚对节点的性能影响，并且在试验中，该节点连接与传统全焊进行对比分析试验。该构件节点通过ANSYS有限元分析进行建立模拟，模拟条件跟实验条件相符的低周往复荷载作用下的滞回试验。通过有限元分析跟试验结果作对比，在构件的受力特征、极限承载、破坏模式以及耗能性能中进行有力证明有限元模型能够反应实际试验。最后，在有限元模拟中该连接件的竖肢、水平肢、肋板通过变参数的厚度对其节点各个性能的影响。连接件的梁柱节点连接具有良好的强度及耗能性能。ANSYS有限元模拟的滞回曲线、破坏模式都与试验结果吻合较好。从而说明用ANSYS有限元模拟该节点连接是可靠的方法，连接件的竖肢、水平肢、肋处的薄厚程度对构件的的破坏模式有着至关重要的影响。连接件的竖肢、水平肢、肋处厚度变化对该节点的滞回性能是由强变弱的规律。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-26
  1.1 课题研究的背景及意义  11-18
    1.1.1 钢框架梁柱连接常见的形式  12-14
    1.1.2 钢框架梁柱半刚性连接的受力特征  14-16
    1.1.3 钢框架连接划分方法  16-17
    1.1.4 带肋顶底角钢及腹板双角钢的半刚性节点的提出  17-18
  1.2 国内外研究现状  18-24
    1.2.1 钢框架半刚性连接节点的研究现状  18-20
    1.2.2 半刚性节点顶底角钢及腹板双角钢连接的研究现状  20-22
    1.2.3 钢框架半刚性节点连接件加劲肋的研究现状  22-23
    1.2.4 目前研究存在的问题  23-24
  1.3 本文的主要工作  24-26
第2章梁柱半刚性带双腹板角钢的顶底角钢节点的基本理论及建议  26-40
  2.1 梁柱半刚性连接节点域的受力分析  26-31
    2.1.1 半刚性连接节点转角实测  26-27
    2.1.2 半刚性连接节点域受力分析  27-31
  2.2 带双腹板顶底角钢连接件的受力性能  31-38
    2.2.1 连接件的初始连接刚度  31-34
    2.2.2 连接件的极限连接弯矩承载力  34-38
    2.2.3 连接件带双腹板顶底角钢的计算模型  38
  2.3 带双腹板角钢的顶底角钢连接的影响因素及建议  38-39
  2.4 本章小结  39-40
第3章梁柱半刚性节点带肋顶底角钢及腹板双角钢的有限元变参数分析  40-60
  3.1 有限元模拟  40-46
    3.1.1 有限元法及 ANSYS 分析软件简介  40-41
    3.1.2 有限元模型的建立  41-44
    3.1.3 网格划分  44-45
    3.1.4 边界约束条件的设定  45-46
  3.2 模拟试件设计  46-58
    3.2.1 模拟加载方式  47
    3.2.2 构件加载过程及破坏形态  47-53
    3.2.3 破坏形态分析  53-55
    3.2.4 滞回曲线及骨架曲线  55-58
  3.3 滞回性能分析  58
    3.3.1 节点初始转动刚度、屈服荷载及屈服位移的分析  58
  3.4 本章小结  58-60
第4章梁柱半刚性带肋顶底角钢及腹板双角钢节点的循环荷载试验研究  60-77
  4.1 带肋顶底角钢及腹板双角钢节点试验研究  60-64
    4.1.1 试验简介及目的  60
    4.1.2 试件及连接件  60-62
    4.1.3 构件和连接件的材料选择及材性试验  62-64
  4.2 带肋顶底角钢及腹板双角钢节点的循环荷载试验方法  64-67
    4.2.1 加载方案  64-65
    4.2.2 构件试验方案及装置  65-67
  4.3 节点连接循环荷载试验加载过程  67-75
    4.3.1 节点连接加载过程  67-71
    4.3.2 节点连接破坏模式  71-72
    4.3.3 试验数据采集  72-73
    4.3.4 试验结果  73
    4.3.5 节点的滞回曲线  73-75
  4.4 本章小结  75-77
第5章试验结果与有限元模拟分析对比  77-82
  5.1 试验现象与模拟破坏模式  77-80
  5.2 滞回曲线  80
  5.3 本章小结  80-82
结论与展望  82-85
参考文献  85-91
攻读学位期间发表的学术论文  91-92
致谢  92

带肋的顶底角钢及双腹板角钢梁柱半刚性节点受力性能研究

内容摘要

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