加强K型圆钢管相贯节点的极限承载力试验研究

论文摘要

平面K型间隙节点是钢管结构中一种最基本的节点形式。然而,在实际工程中K型节点的极限承载力有时不足,限制了钢管结构在工程上的应用。因此对于加强K型节点的研究具有重要的理论及实际意义。本文主要研究弦杆内填充混凝土和在腹杆之间增加插板这两种加强方案对K型圆钢管相贯节点的有效性,给出加强后节点承载力近似计算公式。在正确分析加强K型节点极限承载力的主要影响因素,应用正交设计方法进行试验设计,使用有限元分析软件ANSYS进行数值模拟,求解出节点的极限承载力。而试验是研究钢管节点承载力性能的最重要的方法,也是验证ANSYS数值模拟的最直接的方法。对12个加强K型节点,其中包括6个混凝土加强节点、6个插板加强节点,进行了静力单调加载的试验,得到节点的极限承载力。并将试验、有限元分析及我国规范公式计算结果进行比较,分析了产生偏差的原因。研究分析了节点极限承载力的主要影响因素,并根据试验结果,利用多元线性回归分析,得出加强K型节点极限承载力近似计算公式,为我国钢结构规范有关圆钢管节点承载力计算公式的建立和完善提供了有价值的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 加强型钢管相贯节点的研究现状
• 1.3 钢管相贯节点极限承载力的研究方法
• 1.3.1 理论分析方法
• 1.3.2 试验方法
• 1.3.3 有限元方法
• 1.4 加强型钢管相贯节点有待进一步研究的问题
• 1.5 本文的主要研究内容及意义
• 第2章 加强K 型节点极限承载力性能的研究
• 2.1 概述
• 2.2 加强K 型节点有限元研究
• 2.3 有限元计算模型的建立
• 2.3.1 实体模型的构成及相互关系
• 2.3.2 单元的确定
• 2.3.3 材料性能
• 2.3.4 选择ANSYS 求解器
• 2.3.5 极限承载力的确定
• 2.4 加强K 型节点试件的设计
• 2.4.1 正交设计法
• 2.4.2 节点几何尺寸和影响因素
• 2.4.3 混凝土加强 K 型节点的正交设计
• 2.4.4 插板加强K 型节点的正交设计
• 2.4.5 加强K 型节点的极限承载力增大比例
• 2.5 加强K型节点极限承载力计算公式
• 2.5.1 插板加强K 型节点的极限承载力公式
• 2.5.2 混凝土加强K 型节点的极限承载力公式
• 2.6 本章小结
• 第3章 加强K 型节点极限承载力的试验方案
• 3.1 概述
• 3.2 试验方案
• 3.2.1 实验目的
• 3.2.2 试验节点设计
• 3.2.3 材料性能
• 3.2.4 试验装置
• 3.2.5 加载方案
• 3.2.6 加载过程
• 3.2.7 测试内容
• 3.2.8 试验设备及仪器
• 3.3 本章小结
• 第4章 加强K 型节点试验结果分析
• 4.1 节点试件的内力分析及计算模型
• 4.1.1 节点试件的内力分析的计算模型
• 4.1.2 节点试件内力的确定
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 节点试件的破坏形态
• 4.2.2 试验结果与分析
• 4.3 试验结果的对比分析
• 4.3.1 试验结果与有限元计算结果的对比分析
• 4.3.2 试验结果与回归公式计算结果的对比分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介