钢结构梁柱节点连接的优化设计

论文题目: 钢结构梁柱节点连接的优化设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 固体力学

作者: 金生吉

导师: 陈四利

关键词: 钢结构,节点连接,有限元,狗骨式节点

文献来源: 沈阳工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 由于具有独特性能,随着经济的稳步发展,钢结构得以广泛的应用。但同时钢结构在地震中的破坏以及钢结构在施工过程中出现的事故,使人们认识到钢结构梁柱节点连接的安全性和可靠性对钢结构整体性能以及钢结构工程的安全性有着非常重要的影响。钢结构梁柱节点的连接按其受力性能可以分为:刚性连接、铰支连接和介于两者之间的半刚性连接。钢框架结构的梁柱连接多按刚性连接设计,主梁与柱的连接具有足够刚度。钢结构梁柱节点按照连接方法可以分为:焊接节点、螺栓连接节点和栓焊混合连接节点。 本文首先通过对比,针对三种主要的梁柱节点连接形式,即焊接连接、螺栓连接和栓焊混合连接,作了系统的分析、研究,总结各种连接形式的节点性能对钢框架结构的影响。 其次,在现有研究结果的基础上,借鉴其他学者的研究方法,总结出典型的连接形式的刚度参数值,采用该刚度参数值分析了对钢框架结构性能的影响。 再次,详细阐述了通过利用狗骨式梁柱节点形式来优化设计钢框架梁柱节点。运用有限元ANSYS程序进行大量的运算,对普通式梁柱节点和狗骨式梁柱节点进行各种荷载作用下受力性能的对比分析,总结出采用狗骨式节点设计,当对梁翼缘进行削弱,且如果削弱位置和尺寸设计合理时,节点在荷载作用下应力最大值将出现在具有很大塑性变形能力的梁翼缘削弱部位,偏离了在很多实际工程中最容易发生脆性破坏的梁柱节点连接处,达到设计增加的结构的延性的目的。并讨论了狗骨式节点削弱的合理位置和尺寸。 最后,根据以上研究分析结果,提出经济、合理、实用的狗骨式节点形式以及施工建议。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 钢结构的特点、现状和发展趋势

1.2 梁柱节点连接研究的工程意义

1.2.1 洛杉矶大地震对建筑破坏

1.2.2 日本版神大地震给人们的警示

1.2.3 国内几起大型钢结构建筑事故的探讨

1.2.4 从大型钢结构建筑事故分析得到结论

1.3 梁国内外研究现状与评述

1.4 国内外梁柱节点连接的研究方法

1.4.1 钢框架梁柱连接的研究方法

1.4.2 目前研究方法存在的不足

1.5 本文研究的思路、方法和内容

1.5.1 本文研究的思路

1.5.2 本文研究方法

1.5.3 本文将要进行的主要工作

2 梁柱节点连接方法与分析

2.1 引言

2.2 全焊节点连接形式

2.2.1 选材

2.2.2 设计

2.2.3 施工

2.3 高强螺栓连接的梁柱节点

2.3.1 高强螺栓连接的类型和受力特点

2.3.2 高强度螺栓连接的选型

2.3.3 承压型高强螺栓连接的设计

2.3.4 高强螺栓的构造要求和施工注意事项

2.4 栓焊混合连接的梁柱节点

3 梁柱节点连接计算与优化设计

3.1 前言

3.2 确定梁柱节点连接计算刚度参数

3.2.1 典型节点形式的刚性刚度参数

3.2.2 计算典型梁柱节点连接半刚度参数α

3.2.3 结论分析

3.3 优化的梁柱节点设计思想

4 优化节点的有限元分析与尺寸设计

4.1 有限元法

4.1.1 有限元法形成

4.1.2 有限元模型化

4.1.3 各种情况约束的模型化处理

4.2 用有限元程序ANSYS进行梁柱节点的分析

4.2.1 分析方案

4.2.2 加载

4.3 ANSYS程序运算的结果

4.3.1 图像显示应力值

4.3.2 数据处理

4.4 削弱部位尺寸设计

5 结论与展望

5.1 本文的研究结论

5.2 展望

参考文献

在学研究成果

致谢

发布时间: 2005-07-14

参考文献

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