论文题目: 方钢管柱—工字钢梁节点性能研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 结构工程
作者: 张彬
导师: 黄炳生
关键词: 钢框架结构,方钢管柱,节点,低周反复试验,有限元分析,静力性能,抗震性能,设计建议
文献来源: 南京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 方钢管柱抗扭刚度大，受弯时无弱轴等优点，但我国对方钢管柱—工字钢梁节点进行理论和试验研究很少，至今尚未有一套适用面广的构造形式和相应的计算方法，从而大大限制了方钢管柱、工字钢梁在轻钢框架结构的推广与应用。因此，对方钢管柱—工字钢梁节点性能研究具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文设计了2个外隔板式和2个垂直加劲肋式方钢管柱—工字钢梁节点试件，进行了节点的低周反复加载试验和单向加载下节点的非线性有限元分析。得到了这两种节点在反复循环荷载作用下的滞回性能、耗能能力、转动能力、延性及节点最大应力出现的位置。试验和非线性有限元分析表明，这两种节点具有较好的延性和耗能能力。外隔板式节点的塑性铰出现在梁翼缘根部靠近柱角处，调节外隔板宽度和梁翼缘宽度变化率不能改变这类节点的塑性铰出现位置。垂直加劲肋式节点的塑性铰出现位置取决于梁翼缘构造。两种节点的中柱节点在破坏前中柱节点域会发生受剪屈曲现象，而边柱节点没有出现这种现象。 本文运用非线性有限元方法分析了16个不同参数大小的外隔板式和垂直加劲肋式方钢管柱—工字钢梁节点模型，得到了外隔板宽度、梁翼缘变截面斜率和垂直加劲肋长度高度等参数对节点性能的影响。分析表明，增加外隔板宽度可以提高外隔板式节点的屈服荷载、极限荷载与延性。但外隔板宽度过大时节点的屈服荷载、极限荷载与延性反而不能得到提高。增加垂直加劲肋的长度与高度可以增加垂直加劲肋式节点的屈服荷载、极限荷载，垂直加劲肋式节点的延性大小和破坏位置与垂直加劲肋的长高比大小有关。 本文根据试验和理论的分析结果，并参考相关设计规程，给出了外隔板式节点、垂直加劲肋式节点的设计建议。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 钢管柱框架节点
1.2.1 圆钢管柱框架节点
1.2.2 方钢管柱框架节点
1.3 方钢管柱—钢梁节点研究现状
1.4 问题的提出及本文的主要研究工作
1.4.1 目前存在的问题
1.4.2 本文研究的方钢管柱—工字钢梁节点
1.4.3 本文的主要研究工作
第二章 方钢管柱—工字钢梁节点低周反复加载试验
2.1 试件设计与材料性能
2.2 试验方案
2.3 试验现象描述
2.4 试验结果分析
2.4.1 骨架曲线
2.4.2 节点域的剪切变形
2.4.3 应变量测结果分析
2.5 小结
第三章 方钢管—工字钢梁节点非线性有限元分析
3.1 方钢管—工字钢梁节点有限元分析模型的建立
3.1.1 ANSYS简介
3.1.2 材料本构关系
3.1.3 屈服准则
3.1.4 材料强化模型
3.1.5 破坏准则
3.1.6 边界条件的模拟与加载方式
3.1.7 单元的选择与划分
3.1.8 有限元分析模型尺寸
3.2 有限元分析结果
3.2.1 节点性能比较
3.2.2 节点应力分布
3.3 小结
第四章 方钢管柱—工字钢梁节点参数分析
4.1 参数分析有限元模型
4.2 外隔板式节点参数分析
4.2.1 荷载—位移曲线
4.2.2 屈服阶段时节点Mises应力分布图
4.2.3 节点屈服时不同截面上的应力分布
4.2.4 节点破坏时节点塑性等效应力分布图
4.2.5 节点破坏时不同截面上的应力分布
4.4.6 节点破坏位置
4.3 垂直加劲肋式节点参数分析
4.3.1 荷载—位移曲线
4.3.2 节点屈服时节点Mises应力分布图
4.3.3 节点屈服时不同截面上的应力分布
4.3.4 节点破坏时节点塑性等效应力分布图
4.3.5 节点破坏时不同截面上的应力分布
4.3.6 节点破坏位置
4.4 小结
第五章 方钢管柱—工字钢梁节点设计建议
5.1 外隔板式节点设计建议
5.1.1 外隔板式节点抗弯承载力验算
5.1.2 外隔板式节点抗剪承载力验算
5.1.3 外隔板式节点“强节点、弱构件”验算
5.1.4 外隔板式节点构造要求
5.2 垂直加劲肋式节点设计建议
5.2.1 垂直加劲肋式节点抗弯承载力验算
5.2.2 垂直加劲肋式节点抗剪承载力验算
5.2.3 垂直加劲肋式节点“强节点、弱构件”验算
5.2.4 垂直加劲肋式节点构造要求
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间科研成果及所获奖励
致谢
发布时间: 2007-03-23
参考文献
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