冷弯薄壁型钢结构住宅体系节点研究

论文摘要

冷弯薄壁型钢结构住宅节点的刚性变化对整个结构的性能至关重要,柱和梁的荷载都是通过节点传到其它构件中。因此,本论文主要是对其中一种节点进行探讨,以期找出研究冷弯薄壁型钢结构住宅节点承载力的简化计算方法。论文主要包括以下几个方面的内容：首先,详细介绍了冷弯薄壁型钢结构住宅的特点、目前国内外应用情况及在我国推广冷弯薄壁型钢结构住宅需要克服的困难。其次,对节点的半刚性做了详细介绍；并且分析了国内外对半刚性节点的研究情况,尤其是对冷弯薄壁型钢结构住宅节点的半刚性,文中列出了到目前为止前人的研究提出的几种模型。第三,对自攻螺钉的规格和用途做了介绍；接着介绍了自攻螺钉承载力及自攻螺钉连接的承载力理论；然后对于不同自攻螺钉数量、不同自攻螺钉直径下的连接承载力进行计算和分析；最后对各种情况下的自攻螺钉连接的承载力进行对比分析,得到不同因素下承载力的变化规律。第四,提出了楼面梁与承重外墙的连接节点的力学模型、理论分析假定、简化计算方法,并推导出M—θ的关系式,得到相应的M—θ曲线。并将这一分析结果与ANSYS计算结果进行对比分析,来验证这种方法的可行性及结果的精确性。第五,提出了楼面梁与承重外墙的连接节点的有限元分析假定、单元类型、材料模型及材料的特性值。并对照相应的理论计算结果,分析两者结果的异同及产生差异的原因。并证明了用有限元分析软件ANSYS来计算此类问题的可行性。第六,用有限元分析软件ANSYS分析了螺钉数量不同、板件厚度不同等参数变化下对节点受力性能的影响,得出相关的结论。最后,在上述研究的基础上,总结全文得出主要结论,并结合当前国外和国内的研究方向,提出本文有待进一步完善的工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 传统结构住宅存在的问题及钢结构住宅发展的必然性
• 1.3 轻钢结构住宅在国内外的应用与发展
• 1.4 发展冷弯薄壁型钢结构住宅需要克服的困难
• 1.5 冷弯薄壁型钢结构住宅体系的构成
• 1.6 研究半刚性连接的意义
• 1.7 半刚性连接研究的国内外概况
• 1.7.1 国内外对半刚性连接性能的研究方法
• 1.7.2 我国在半刚性连接方面的研究进展
• 1.8 本文的研究目的及主要内容
• 第二章 半刚性连接的类型和分析
• 2.1 半刚性连接的特性和分类
• 2.1.1 半刚性连接的特性
• 2.1.2 连接的分类
• 2.2 半刚性连接的模型
• 2.2.1 研究半刚性连接常用的几种模型
• 2.2.2 国内外针对冷弯薄壁型钢结构半刚性连接提出的几个模型
• 2.3 结语
• 第三章 自攻螺钉连接承载力的研究
• 3.1 引言
• 3.2 自攻螺钉的抗剪承载力
• 3.2.1 自攻螺钉的介绍
• 3.2.2 自攻螺钉的抗剪承载力
• 3.3 自攻螺钉连接的承载力研究
• 3.3.1 连接的抗剪强度
• 3.3.2 连接的抗拉强度
• 3.3.3 连接的承载力计算
• 3.4 小结
• 第四章 冷弯薄壁型钢结构节点的力学性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 力学模型的分析
• 4.3 M—θ关系的推导
• 4.3.1 力的推导
• 4.3.2 位移的推导
• 4.3.3 M—θ关系的推导
• 4.4 小结
• 第五章 节点有限元分析
• 5.1 有限元分析目标
• 5.2 基本假定
• 5.3 模型建立及有关理论问题
• 5.3.1 弹塑性有关的问题
• 5.3.2 单元的选取
• 5.3.3 材料性质
• 5.3.4 几何建模
• 5.3.5 荷载及边界条件
• 5.4 计算结果及分析
• 5.4.1 节点应力分布及塑性区扩展趋势
• 5.4.2 节点的M—θ曲线
• 5.4.3 节点的主要数据对比
• 5.4.4 影响节点性能的因素
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文的主要成果
• 6.2 有待完善的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录 （攻读硕士学位期间发表论文目录）