论文题目: 钢框架半刚性端板连接的静力和抗震性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 土木工程
作者: 施刚
导师: 石永久
关键词: 钢结构,端板连接,半刚性,循环荷载,抗震性能,有限元
文献来源: 清华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 实际工程中运用的全部连接都处在完全刚性和理想铰接两种情况之间,端板连接更是典型的半刚性连接。但由于缺乏计算理论和方法,我国目前都是将端板连接按刚性节点进行设计,与实际情况相差很大,对结构抗震也非常不利。关于端板连接的静力特性,国外已有较多研究,关于其滞回特性和抗震性能,国外研究并不多,而且国外通常采用的具体节点形式和构造与国内也有一定差别;国内在这方面的研究还处于起步阶段。本文的主要研究内容包括: (1) 进行了8 个梁柱端板连接的单向加载静力试验,创新性地测量了螺栓受力特性,研究了节点类型、端板厚度、螺栓直径、端板加劲肋、柱腹板加劲肋等因素对端板连接受力性能的影响。(2) 运用ANSYS 对静力试验试件进行了有限元计算,验证了有限元方法分析端板连接的可靠性,获取了很多试验中难以测量得到的结果。(3) 进行了8 个试件的循环荷载试验,研究了各种因素对节点滞回特性、延性和抗震性能的影响。(4) 针对半刚性端板连接的全过程受力特性,提出了理论分析模型,能够很好地计算端板连接的整体和细部受力特性,包括节点承载力、初始转动刚度、弯矩-转角(M-φ)曲线、节点域受力全过程等。(5) 在总结静力试验和循环荷载试验研究结果、有限元和理论分析成果的基础上,并结合国内外相关研究成果及规范,针对半刚性端板连接提出了系统的静力设计和抗震设计方法,主要包括:标准构造、静力承载力设计方法、弯矩—转角(M-φ)曲线的简化形式及计算方法、抗震承载力验算、延性设计、M-φ滞回曲线模型及计算方法。为我国钢结构设计规范关于半刚性端板连接的具体设计计算方法提供了有益补充。(6) 结合试件的安装,对端板连接中高强度螺栓的施拧顺序和预拉应变松弛进行了研究。
论文目录:
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 钢框架节点
1.1.1 连接的分类
1.1.2 半刚性连接的形式和优点
1.1.3 半刚性连接的特性
1.1.4 半刚性端板连接的特点和应用
1.2 端板连接的研究现状
1.2.1 单调荷载试验研究
1.2.2 简化理论分析研究
1.2.3 有限元分析
1.2.4 半刚性连接的刚度和M-φ曲线
1.2.5 连接的数据库
1.2.6 循环荷载试验和节点延性研究
1.2.7 国内外规范的设计方法
1.2.8 半刚性连接的影响和半刚性框架
1.3 目前研究存在的不足和本文的研究内容
1.3.1 目前研究存在的不足
1.3.2 本文的研究内容
第二章 梁柱半刚性端板连接的静力试验研究
2.1 试验方案
2.2 试验装置和量测内容
2.3 试验结果
2.3.1 材性试验结果
2.3.2 静力试验结果
2.4 试验结果分析
2.5 本章小结
第三章 梁柱半刚性端板连接的有限元分析
3.1 钢结构节点有限元分析
3.2 有限元模型
3.2.1 单元类型
3.2.2 材料模型
3.2.3 边界条件和计算过程
3.3 计算结果及分析
3.3.1 承载力和变形特性
3.3.2 接触状态和摩擦力分布
3.3.3 主应力流
3.4 本章小结
第四章 梁柱半刚性端板连接的循环荷载试验研究
4.1 试验方案
4.2 试验装置、加载方式和量测内容
4.3 循环加载试验结果
4.4 试验结果分析
4.5 本章小结
第五章 半刚性端板连接全过程受力特性的理论分析
5.1 节点域受力特性分析
5.1.1 节点域受剪全过程计算方法
5.1.2 结果对比分析
5.2 螺栓群受力特性分析
5.2.1 受拉区单个螺栓受力特性
5.2.2 弯矩—螺栓伸长转角曲线计算方法
5.3 端板和柱翼缘受力特性分析
5.3.1 端板和柱翼缘的承载力
5.3.2 端板和柱翼缘弯曲变形引起的转角
5.4 弯矩—缝隙转角(M-φep)曲线
5.5 弯矩—转角(M-φ)全曲线
5.6 中柱节点受力特性计算方法
5.7 本章小结
第六章 半刚性端板连接的设计方法研究
6.1 端板连接节点构造
6.1.1 螺栓
6.1.2 端板
6.1.3 节点域
6.1.4 加劲肋
6.1.5 焊缝
6.1.6 其他
6.2 承载力设计方法
6.2.1 螺栓
6.2.2 端板
6.2.3 节点域
6.2.4 构件腹板
6.3 弯矩-转角(M-φ)全曲线简化设计方法
6.3.1 简化曲线形式
6.3.2 简化曲线计算方法
6.3.3 计算结果比较
6.4 抗震设计方法
6.4.1 节点域柱腹板
6.4.2 螺栓
6.4.3 端板和节点域柱翼缘
6.4.4 构件腹板
6.4.5 极限承载力验算
6.4.6 延性设计
6.4.7 钢结构节点抗震设计一般原则
6.4.8 滞回模型
6.5 本章小结
第七章 端板连接中高强度螺栓的施工研究
7.1 高强度螺栓施拧顺序的初步试验研究
7.1.1 试验概况
7.1.2 试验结果
7.1.3 结果分析
7.2 高强度螺栓几种施拧顺序的对比研究
7.2.1 试验设计
7.2.2 测量结果
7.2.3 结果对比分析
7.3 高强度螺栓应变松弛的长时间试验监测
7.3.1 试验概况
7.3.2 监测结果
7.3.3 结果分析
7.4 本章小结
第八章 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
致谢
声明
个人简历、在学期间的研究成果及发表的论文
发布时间: 2005-11-16
参考文献
- [1].平端板连接半刚性梁柱组合节点的试验与理论研究[D]. 石文龙.同济大学2006
- [2].钢框架梁柱端板连接在循环荷载作用下的破坏机理及抗震设计对策[D]. 郭兵.西安建筑科技大学2002
- [3].平齐端板连接的半刚性框架—钢板剪力墙性能研究[D]. 解琦.西安建筑科技大学2015
- [4].梁柱端板连接半刚性组合边节点试验与理论研究[D]. 黄兴.上海大学2011
- [5].端板连接弯矩—转角关系及半刚性钢框架抗震性能的研究[D]. 王涛.华南理工大学2013
- [6].梁柱半刚性连接的M-θ关系及其对钢框架性能的影响[D]. 卢小松.西安建筑科技大学2008