钢框架后张梁柱抗震节点的性能研究

论文摘要

钢框架是多高层建筑钢结构的常用结构体系,梁柱节点是钢框架中的关键连接部分,连接性能直接影响钢框架结构在荷载作用(尤其是动力荷载作用)下的整体行为。 本文针对新型的后张梁柱抗震节点进行了理论研究与有限元分析:推导了确定后张抗震节点半刚性性能之主要参数的表达公式(包括初始刚度及极限承载力);利用大型通用有限元软件ANSYS对后张抗震节点在集中荷载与循环荷载下的受力性能及破坏特征进行了精细的有限元分析,并与传统刚接、铰接节点相对比,证明了后张抗震节点的自集中能力及其在刚度、强度及延性等方面的优势。同时对不同的后张抗震节点进行比较,确定了角钢、后张钢绞线、螺栓等对节点性能的影响程度,提出了最佳组合型式。 为确定后张抗震节点框架的抗震性能,对由转动弹簧模拟后张抗震节点的一榀八层框架进行了动力时程分析,通过对框架结构层间位移、延性系数等的比较,说明了后张框架在满足变形要求的基础上,能够减少框架内力,使结构及构件趋于安全,具有良好的抗震能力,并能够减少斜支撑的数量及节点用钢量。因此后张梁柱抗震节点是一种经济、合理的梁柱连接型式。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 地震作用下钢框架梁柱节点的破坏与成因
• 1.2 钢框架梁柱节点的研究现状与发展方向
• 1.2.1 改进方法
• 1.2.2 新型节点
• 1.3 本课题研究意义、内容与方法
• 第二章 后张节点性能理论研究
• 2.1 梁柱连接的类型
• 2.2 各国规范的相关规定
• 2.3 半刚性连接的力学模型
• 2.4 后张节点的数学模型
• 2.4.1 基本假定
• 2.4.2 消压弯矩
• 2.4.3 消压后初始刚度
• 2.4.4 极限承载力
• 2.4.5 形状参数
• 2.5 本章小结
• 第三章 后张节点有限元分析
• 3.1 有限元分析概述
• 3.1.1 非线性分析
• 3.1.2 单元类型
• 3.2 有限元模拟过程
• 3.2.1 有限元模型建立
• 3.2.2 加载制度
• 3.3 计算结果与分析
• 3.3.1 静力分析
• 3.3.2 循环荷载分析
• 3.3.3 后张节点与普通节点性能比较
• 3.3.4 节点组成对后张节点的影响
• 3.4 后张节点改进形式
• 3.4.1 加劲肋对后张节点性能的影响
• 3.4.2 端板对后张节点性能的影响
• 3.4.3 盖板对后张节点性能的影响
• 3.5 设计建议
• 第四章 后张节点钢框架抗震性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 后张节点的简化模型
• 4.3 时程分析法
• 4.3.1 输入地震波记录的选取
• 4.3.2 确定结构的振动模型
• 4.3.3 确定结构（构件）恢复力模型
• 4.4.4 振动方程的积分方法
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 算例介绍
• 4.4.2 计算结果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文