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V形偏心支撑半刚接钢框架在循环荷载作用下的破坏机理

作　者: 徐超
导　师: 郭兵
学　校: 山东建筑大学
专　业: 结构工程
关键词: V形偏心支撑半刚接循环荷载滞回性能节点刚度耗能梁段
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

很多研究成果证明半刚接钢框架其具有良好的抗震性能,但是缺陷也很明显,例如框架的抗侧刚度低,侧移较大等。偏心支撑半刚接钢框架是一种新型的抗震结构体系,能够弥补半刚接钢框架抗侧刚度低的缺点,相关研究资料甚少。本文主要研究V型偏心支撑半刚接钢框架的滞回性能以及破坏机理。研究工作以试验与ANSYS有限元模拟分析相结合,以有限元模拟分析为主,试验用来对比验证模型的可行性。V形偏心支撑半刚接钢框架试验结果表明：焊接连接和端板螺栓连接滞回曲线比较饱满,耗能能力最好；T型钢连接因T型钢腹板过早断裂,耗能梁段的塑性没有充分发展,耗能能力最差；角钢连接耗能能力也较差。ANSYS有限元分析软件主要探讨了梁柱连接节点刚度、层数、跨数和支撑情况对结构滞回性能的影响,分析结果表明：节点的刚度对偏心支撑框架的滞回性能影响显著,节点刚度越大,滞回性能越好；偏心支撑框架的破环发生在耗能梁段处,节点刚度越大,耗能梁段塑性发展越好；与无支撑框架相比,偏心支撑框架显著提高了框架的侧向刚度,使得框架的侧移明显减小。最后,本文根据试验研究与有限元分析结果,总结出了V形偏心支撑半刚接钢框架的特性,并针对本文的不足对以后的研究提出了些建议。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-22
  1.1 引言  10-11
  1.2 梁柱连接节点的类型  11-12
  1.3 偏心支撑的类型  12-13
  1.4 半刚性节点M-θ关系  13-16
    1.4.1 线性模型  13
    1.4.2 多项式模型  13-14
    1.4.3 三次B样条模型  14
    1.4.4 幂函数模型  14-15
    1.4.5 指数模型  15
    1.4.6 双线性模型  15-16
  1.5 半刚性钢框架研究现状  16-18
    1.5.1 半刚性钢框架国外研究现状  16-17
    1.5.2 半刚性钢框架国内研究现状  17-18
  1.6 偏心支撑钢框架研究现状  18-20
    1.6.1 偏心支撑钢框架国外研究现状  18-19
    1.6.2 偏心支撑钢框架国内研究现状  19-20
  1.7 偏心支撑半刚接钢框架研究  20-21
  1.8 本文研究的主要内容及意义  21-22
第2章 V形偏心支撑半刚接钢框架的试验研究  22-36
  2.1 试验内容及目的  22
  2.2 钢板单向拉伸试验  22-23
  2.3 梁柱连接节点单向加载试验  23-30
    2.3.1 试件设计  23-25
    2.3.2 试验装置  25
    2.3.3 加载方式及破坏准则  25-26
    2.3.4 加载过程及破坏模式  26-28
    2.3.5 试验结果  28-30
  2.4 V形偏心支撑钢框架循环加载试验  30-36
    2.4.1 试件设计  30-31
    2.4.2 试验装置  31
    2.4.3 加载方式以及破坏准则  31-32
    2.4.4 加载过程及破坏模式  32-33
    2.4.5 试验结果  33-36
第3章 V形偏心支撑半刚接钢框架的有限元模型及验证  36-41
  3.1 V形偏心支撑半刚接钢框架的有限元模型  36-37
    3.1.1 单元选取  36
    3.1.2 材料与单元属性  36-37
    3.1.3 建立模型及网格划分  37
    3.1.4 施加约束及荷载条件  37
  3.2 有限元程序验证  37-41
    3.2.1 SHELL181模拟钢梁验证  38
    3.2.2 COMBIN39弹簧连接验证  38-39
    3.2.3 V形偏心支撑钢框架循环加载试验验证  39-41
第4章 V形偏心支撑半刚接钢框架的滞回性能分析  41-68
  4.1 试件设计  41-44
    4.1.1 试件描述  41-42
    4.1.2 材料参数  42-43
    4.1.3 加载方式  43
    4.1.4 破坏准则  43-44
  4.2 有限元计算结果  44-66
    4.2.1 N-6-1系列框架  44-48
      4.2.1.1 单向加载  44-45
      4.2.1.2 循环加载  45-48
    4.2.2 V-3-1系列框架  48-53
      4.2.2.1 单向加载  48-50
      4.2.2.2 循环加载  50-53
    4.2.3 V-6-1系列框架  53-57
      4.2.3.1 单向加载  53-54
      4.2.3.2 循环加载  54-57
    4.2.4 V-6-2系列框架  57-66
      4.2.4.1 单向加载  57-59
      4.2.4.2 循环加载  59-62
      4.2.5 V-6-3系列框架  62-66
        4.2.5.1 单向加载  62-63
        4.2.5.2 循环加载  63-66
  4.3 计算结果对比分析  66-68
    4.3.1 节点刚度的影响  66
    4.3.2 框架层数的影响  66-67
    4.3.3 框架跨数的影响  67
    4.3.4 支撑的影响  67-68
第5章结论和展望  68-70
  5.1 结论  68-69
  5.2 展望  69-70
参考文献  70-74
后记  74-75
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况  75

V形偏心支撑半刚接钢框架在循环荷载作用下的破坏机理

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