钢结构住宅半刚性梁柱节点滞回性能研究

论文摘要

钢结构住宅具有抗震性能好、施工速度快、可循环利用等优点,大力发展钢结构住宅符合住宅产业化和可持续发展的要求。钢结构住宅抗震性能良好,但在地震作用下仍有节点破坏导致整个结构倒塌的事件发生,主要原因是人们尚没有完全了解钢结构住宅梁柱节点在地震作用下的破坏机理,相应的抗震设计准则和技术措施还不能完全防止震害。半刚性梁柱节点具有安装简单、受力性能好、现场安装无需施焊等优点,被广泛应用在钢结构住宅中,分析和研究半刚性梁柱节点在单向加载和循环加载作用下的受力性能及破坏机理具有重要的理论和工程意义。本文在考虑材料、几何和状态非线性的基础上,对钢结构住宅常用的端板连接和T型钢连接采用ANSYS软件建立有限元模型,研究了它们的单向加载Mc-θ曲线以及循环加载作用下的滞回曲线,并对节点初始转动刚度、极限承载力、滞回性能及破坏模式等进行了讨论,系统分析了螺栓直径、螺栓级别、预拉力、端板厚度、端板宽度、端板加劲肋、T型钢尺寸、材料材质、连接抗滑移系数等参数对半刚性梁柱连接节点滞回性能的影响。最后,在非线性有限元分析结果的基础上,给出了两种半刚性梁柱节点适宜的构造参数,提出了对端板连接和T型钢连接的抗震设计对策和建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 半刚性梁柱节点的类型
• 1.3 半刚性梁柱节点的非线性特性及恢复力模型
• 1.3.1 半刚性梁柱节点的非线性特性
• 1.3.2 半刚性梁柱节点的恢复力模型
• 1.4 半刚性梁柱节点的研究现状
• 1.4.1 端板连接的研究现状
• 1.4.2 T 型钢连接的研究现状
• 1.5 本文的研究内容
• 1.5.1 前人研究的不足
• 1.5.2 本文的研究工作
• 第二章 非线性有限元基本理论与ANSYS简介
• 2.1 三维非线性有限元基本理论
• 2.1.1 塑性理论
• 2.1.2 非线性理论
• 2.2 ANSYS 有限元模型的建立
• 2.2.1 单元选择
• 2.2.2 材料参数
• 2.2.3 边界条件及加载制度
• 2.2.4 破坏准则
• 2.2.5 求解及后处理
• 2.3 模型基本假定
• 2.4 本章小结
• 第三章 端板连接滞回性能有限元分析
• 3.1 有限元试件设计
• 3.1.1 BASE 试件
• 3.1.2 BT 系列试件
• 3.1.3 SE 系列试件
• 3.1.4 WE 系列试件
• 3.1.5 FC 系列试件
• 3.1.6 PF 系列试件
• 3.1.7 MAT 系列试件
• 3.2 BASE 试件应力分析
• 3.2.1 端板及螺栓应力
• 3.2.2 节点域及柱翼缘应力
• 3.2.3 柱腹板加劲肋应力
• 3.3 有限元计算结果及分析
• 3.3.1 BASE 试件
• 3.3.2 螺栓直径与螺栓级别
• 3.3.3 端板厚度与端板加劲肋
• 3.3.4 端板宽度
• 3.3.5 抗滑移系数
• 3.3.6 螺栓预拉力
• 3.3.7 钢材材质
• 3.4 本章小结
• 第四章 T型钢连接滞回性能有限元分析
• 4.1 有限元试件设计
• 4.1.1 BASE 试件
• 4.1.2 BT 系列试件
• 4.1.3 TPT 系列试件
• 4.1.4 TWT 系列试件
• 4.1.5 FC 系列试件
• 4.1.6 PF 系列试件
• 4.1.7 MAT 系列试件
• 4.2 BASE 试件应力分析
• 4.2.1 T 型钢翼缘及腹板应力
• 4.2.2 螺栓应力
• 4.2.3 节点域应力
• 4.2.4 柱翼缘及柱腹板加劲肋应力
• 4.3 有限元计算结果及分析
• 4.3.1 BASE 试件
• 4.3.2 螺栓直径与螺栓级别
• 4.3.3 T 型钢翼缘厚度
• 4.3.4 T 型钢腹板厚度
• 4.3.5 抗滑移系数
• 4.3.6 螺栓预拉力
• 4.3.7 钢材材质
• 4.4 本章小结
• 第五章结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果