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高强螺栓拼接节点的耗能机理研究

作　者: 胡安吉
导　师: 李启才
学　校: 苏州科技学院
专　业: 结构工程
关键词: 高强螺栓拼接节点 循环荷载 摩擦耗能 滞回性能
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 27次
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内容摘要


在钢框架结构中,由于构件运输或吊装能力的限制,以及节点设计的构造要求,高强螺栓拼接节点常用于梁的拼接和斜撑的拼接。为了利用这种连接的耗能性能,高强螺栓拼接节点的设计可使拼接节点在风荷载和小震及中震作用下不发生滑动,而在大震作用下产生滑动摩擦消耗能量,减小主体结构的地震反应。为了研究高强螺栓拼接节点的耗能性能并探讨将高强螺栓拼接节点用于耗能节点的可能性。本文对12个高强螺栓拼接节点进行了低周反复加载试验,侧重于研究拼接节点在循环荷载作用下的疲劳性能和耗能性能,主要考虑了拼接节点的接触面处理、摩擦元件、拼接板屈曲或屈服等因素的影响。试验结果表明:高强螺栓拼接节点在循环荷载作用下的滞回曲线饱满,具有较好的耗能性能;硬质弹簧垫圈不宜用在拼接耗能节点中;接触面经喷砂处理或涂无机富锌漆的节点滑动荷载不稳定,初始滑动荷载与稳定滑动荷载差值较大;装有黄铜板的拼接节点耗能性能稳定;截面被削减的拼接板在循环荷载作用下容易发生断裂,对结构的安全不利,因此不宜利用拼接板的屈曲耗能。随后本文在考虑材料、几何和状态三重非线性的基础上,对该连接形式进行了全面的计算机模拟。主要考虑了拼接节点的孔型、拼接间距、螺栓数量、螺栓直径、螺栓间距、拼接板厚度等因素的影响。分析结果表明:长孔螺栓拼接节点比圆孔的耗能性能强;改变拼接节点两侧的螺栓间距对节点的耗能性能影响不大;对于长孔螺栓拼接节点,在承载力一定的情况下,选用螺栓直径小、个数较多的拼接方案可以增强节点的耗能性能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-20
  1.1 选题背景  9-10
  1.2 高强螺栓拼接连接概述  10-13
    1.2.1 高强螺栓拼接在梁连接中的应用  10-11
    1.2.2 高强螺栓拼接在耗能减震结构中的应用  11-13
  1.3 耗能减震结构概述  13-19
    1.3.1 耗能减震结构的优越性  13-14
    1.3.2 耗能减震技术的研究现状  14-19
  1.4 本文的工作  19-20
    1.4.1 前人研究的不足之处  19
    1.4.2 本文的研究工作  19-20
第二章 高强螺栓拼接节点的循环加载试验  20-51
  2.1 材性试验  20-21
  2.2 高强螺栓拼接节点的循环加载试验  21-51
    2.2.1 设计依据  21-22
    2.2.2 试件设计  22-25
    2.2.3 试验方案  25-26
    2.2.4 位移及应变测点布置  26-27
    2.2.5 试验过程及试验现象描述  27-39
    2.2.6 各试件主要试验结果及对比分析  39-49
    2.2.7 试验总结  49-51
第三章 高强螺栓拼接节点的有限元理论及程序  51-63
  3.1 三维三重非线性有限元的理论基础  51-56
    3.1.1 材料的本构模型  51-53
    3.1.2 强化模型  53-54
    3.1.3 接触分析  54-56
  3.2 有限元程序  56-59
    3.2.1 ANSYS 有限元分析软件概述  56-57
    3.2.2 有限元模型的建立  57-59
  3.3 程序的验证  59-63
第四章 高强螺栓拼接节点的有限元模拟  63-88
  4.1 试件设计  63-67
    4.1.1 BASE 试件  64
    4.1.2 FL 系列试件  64-65
    4.1.3 MBL 系列试件  65
    4.1.4 DBL 系列试件  65
    4.1.5 TSP 系列试件  65
    4.1.6 SJ 系列试件  65-66
    4.1.7 SJSS 系列试件  66-67
  4.2 计算结果分析  67-80
    4.2.1 BASE 试件  67-69
    4.2.2 FL 系列试件  69-71
    4.2.3 MBL 系列试件  71-72
    4.2.4 DBL 系列试件  72-74
    4.2.5 TSP 系列试件  74-75
    4.2.6 SJ 系列试件  75-77
    4.2.7 SJSS 系列试件  77-80
  4.3 梁翼缘处拼接与梁拼接节点的关系分析  80-87
    4.3.1 受力性能分析  82-84
    4.3.2 变形协调分析  84-85
    4.3.3 滞回性能分析  85-86
    4.3.4 耗能性能分析  86-87
  4.4 本章小结  87-88
第五章 结论与展望  88-90
  5.1 结论  88-89
  5.2 展望  89-90
参考文献  90-95
致谢  95-96
作者简历  96

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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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