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钢框架削弱梁在循环荷载作用下的整体稳定性研究

作　者: 刘中伟
导　师: 陈向荣
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 削弱梁 循环荷载 侧向支撑 整体稳定 有限元
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


钢框架削弱梁是将普通梁在距离梁端一定距离处进行削弱,以使塑性铰在削弱处产生,远离受力复杂且有脆弱焊缝的梁端,达到减少节点脆性破坏可能性的目的,提高了梁的延性。削弱梁有多种削弱形式,其中有一种对梁翼缘进行了削弱,降低了梁的平面外刚度,这样可能会使梁更容易发生侧扭屈曲。国内外学者对削弱梁的侧扭屈曲研究还十分有限,因此其屈曲性能及稳定承载力方面的研究具有一定得理论和应用价值。本文借助有限元软件ANSYS,采用大变形理论,考虑了板件局部屈曲对梁整体稳定的影响,将长细比和侧向支撑间距作为分析变量,对削弱梁在循环位移加载下的整体稳定性进行了研究,并与削弱前梁的整体稳定性进行了对比。研究结果表明：在产生相同的的梁端转角时,削弱梁并不比同样条件下的等截面梁更容易发生侧扭屈曲；对等截面梁适用的侧向支撑条件也同样适用于削弱梁。同时,利用本文相关研究成果检验了我国现行钢结构设计规范对等截面梁整体稳定规定的合理性,并提出了一些修正和建议。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1. 绪论  8-20
  1.1. 引言  8-9
  1.2. 国内外钢结构设计规范对梁整体稳定规定的比较  9-11
    1.2.1. 当前国内钢结构设计规范对梁整体稳定的规定  9-10
    1.2.2. 美国设计规范对钢梁整体稳定的规定  10
    1.2.3. 中美钢结构设计规范对梁整体稳定规定对比  10-11
  1.3. 钢框架梁在循环位移加载下的整体稳定破坏  11-12
    1.3.1. 钢框架梁在循环位移加载下的破坏类型  11
    1.3.2. 钢框架梁在循环位移加载作用下的整体稳定  11-12
  1.4. 削弱梁产生背景及分类  12-15
    1.4.1. 削弱梁产生背景  13
    1.4.2. 削弱梁的分类  13-15
  1.5. 国内外研究现状  15-17
    1.5.1. 国外研究现状  15-16
    1.5.2. 国内研究现状  16-17
  1.6. 本文研究内容  17-20
    1.6.1. 目前研究存在不足  17-18
    1.6.2. 本文研究内容  18-20
2. 有限元分析理论  20-24
  2.1. 有限元基本理论简介  20-21
  2.2. 非线性结构分析概述  21-22
  2.3. ANSYS软件简介  22-24
3. 等截面梁整体稳定性有限元分析  24-52
  3.1. 概述  24-25
  3.2. 等截面梁有限元模型的建立  25-30
    3.2.1. 模型几何尺寸  25
    3.2.2. 材料特性及本构模型选取  25-26
    3.2.3. 单元类型的选取  26-27
    3.2.4. 有限元模型  27-28
    3.2.5. 加载与边界条件  28
    3.2.6. 有限元程序准确性的校验  28-30
  3.3. 无支撑时等截面梁在循环荷载作用下的有限元分析  30-33
    3.3.1. 研究方法概述  30-32
    3.3.2. 无支撑时等截面梁在循环荷载作用下的有限元分析  32-33
  3.4. 等截面梁在循环荷载作用下加设支撑时的有限元分析  33-41
    3.4.1. 等截面梁跨中加设支撑时的有限元分析  33-35
    3.4.2. 等截面梁布置多道侧向支撑时的有限元分析  35-41
  3.5. 局部屈曲对梁的侧向稳定的影响  41-42
  3.6. 本章分析结果在规范中的应用  42-50
    3.6.1. 历年来美国设计规范对钢梁侧向支撑间距的规定  42-44
    3.6.2. 当前国内规范与国外规范对侧向支撑间距规定比较  44-50
  3.7. 本章小结  50-52
4. 削弱梁平面外稳定性有限元分析  52-64
  4.1. 削弱梁的设计  52-56
    4.1.1. 削弱参数对RBS梁受力性能的影响  52-53
    4.1.2. 翼缘圆弧型式削弱梁FEMA设计法  53-54
    4.1.3. 削弱梁试件的设计  54-56
  4.2. 无侧向支撑时削弱梁在循环荷载作用下的侧向稳定性分析  56-61
    4.2.1. 无支撑时削弱梁有限元模型的建立  56
    4.2.2. 无支撑时削弱梁有限元分析  56-61
  4.3. 削弱梁在循环荷载荷载作用下加设支撑时的有限元分析  61-63
    4.3.1. 按式第一种方案布置支撑时的有限元分析  61-62
    4.3.2. 按式第二种方案布置支撑时的有限元分析  62-63
  4.4. 本章小结  63-64
5. 结论与展望  64-66
  5.1. 结论  64-65
  5.2. 展望  65-66
致谢  66-68
参考文献  68-71
附录 攻读硕士学位期间发表论文及科研情况  71

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