钢框架梁端翼缘盖板加强型节点力学性能研究

论文摘要

本文研究的钢框架梁端翼缘盖板加强型节点属于新型加强延性节点中的一种,它是在梁柱连接处梁端上下翼缘分别焊接一定几何尺寸的盖板,通过盖板对梁端翼缘的加强作用迫使塑性铰形成位置远离梁柱连接处受力复杂的薄弱区域,从而起到保护节点薄弱区域,提高节点抗震力学性能,防止节点发生脆性破坏的目的。本文回顾了盖板加强型节点国内外的研究进展,参考美国FEMA-351及我国规范相关公式给出了盖板加强型节点设计步骤,建立了有限元分析模型,并与试验结果进行了对比分析。为了研究盖板几何尺寸对节点力学性能的影响,建立了盖板长度变化的CPC-A与盖板厚度变化的CPC-B两组共10个试件的有限元模型,进行了模型试件在低周往复荷载作用下的加载模拟,模拟后分别从应力发展状况、破坏形态、滞回性能、延性性能及耗能能力等方面对盖板几何尺寸变化对节点力学性能的影响做了全面的对比研究。通过对有限元模拟结果与试验结果的对比,发现二者在节点破坏形态、极限承载力、滞回性能、延性性能及耗能能力等方面均表现出良好的一致性,验证了建立的有限元模型试件的正确性与试验试件的有效性。通过对盖板几何尺寸变化的研究发现,塑性铰中心位置出现在距离盖板末端0.3～0.4倍梁高处;增大盖板长度可以有效地提高节点极限承载力,提高节点滞回性能及耗能能力,但会降低节点的延性;较短的盖板不能有效地实现塑性铰的外移,较长的盖板会造成盖板内部及节点域内应力过大,建议盖板长度lc p= 0.5～0.75倍梁高;增大盖板厚度对提高节点极限承载力,提高节点滞回性能及耗能能力作用并不明显,盖板厚度的增加还会降低节点延性性能;较薄的盖板对节点的加强作用不明显,盖板过厚会造成节点连接焊缝高度过大,焊接质量不易保证,建议盖板厚度取值应大于计算厚度而小于钢梁翼缘板厚度,即盖板厚度取值范围为: f y pb b y cp cp fy cpM k f W d f A t tf A? ? ? ? ? ? ?≤≤。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 近年来世界各国对钢框架梁柱节点的研究
• 1.2.1 震后美国日本对钢框架传统节点的研究
• 1.2.2 震后设计对策
• 1.2.3 削弱型节点
• 1.2.4 加强型节点
• 1.3 加强型节点中盖板加强式新型节点的研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文的研究工作
• 1.4.1 目前研究中存在的不足及需要改进的部分
• 1.4.2 本文研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 盖板加强型节点设计
• 2.1 试件设计
• 2.1.1 盖板加强型节点设计原理
• 2.1.2 国外规范盖板参数设计依据
• 2.1.3 国内规范盖板参数设计依据
• 2.2 试件设计计算
• 2.3 本章小结
• 第3章 盖板加强型节点的有限元分析
• 3.1 有限单元法
• 3.2 有限元模型建立
• 3.2.1 单元属性的设置
• 3.2.2 材料属性的设置
• 3.2.3 屈服准则
• 3.2.4 流动准则
• 3.2.5 强化准则
• 3.2.6 试件几何模型
• 3.2.7 试件有限元模型
• 3.2.8 边界条件与加载制度
• 3.2.9 求解设置
• 3.2.10 后处理
• 3.3 有限元分析结果
• 3.3.1 应力发展、变形规律、破坏形态及承载力
• 3.3.2 滞回曲线与骨架曲线
• 3.3.3 延性性能与耗能性能
• 3.4 本章小结
• 第4章 盖板加强型节点参数影响研究
• 4.1 引言
• 4.2 盖板长度影响分析
• 4.2.1 盖板长度对节点变形规律、破坏形态及承载力影响分析
• 4.2.2 盖板长度对节点滞回性能影响分析
• 4.2.3 盖板长度对节点骨架曲线影响分析
• 4.2.4 盖板长度对节点延性性能与耗能性能影响分析
• 4.2.5 盖板长度变化对盖板加强型节点性能影响小结
• 4.3 盖板厚度影响分析
• 4.3.1 盖板厚度对节点变形规律、破坏形态及承载力影响分析
• 4.3.2 盖板厚度对节点滞回性能影响分析
• 4.3.3 盖板厚度对节点骨架曲线影响分析
• 4.3.4 盖板厚度对节点延性性能与耗能性能影响分析
• 4.3.5 盖板厚度变化对盖板加强型节点性能影响总结
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 盖板加强型节点设计步骤
• 5.3 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研实践工作
• 致谢