钢管混凝土柱—钢梁框架结构梁柱节点刚度分析及其对框架抗震位移的影响研究

论文摘要

目前,加强环式钢管混凝土柱—钢梁节点在我国应用较为普遍,但在节点计算模型确定时,人们大都把其视为理想刚接或铰接,这与实际工程中节点具有一定转动刚度的实际状态不相符。实际上,节点转动刚度对整个框架的影响是不容忽视的。国内对钢管混凝土节点所作的研究,多数都是针对具体形式的节点的承载力研究,很少探讨钢管混凝土节点的刚度问题。本文借助有限元分析软件ANSYS建立框架节点的实体模型并进行受力分析,使分析结果比传统的结构力学简化模型更接近实际;在有限元节点模型中,改变节点细部尺寸,计算出不同情况下节点的初始转动刚度(简称节点刚度),分析节点域各要素对节点刚度的影响规律;将ANSYS分析所得的节点刚度计算结果作为弹性支座的转动刚度,带入SATWE模拟工程实际计算,探讨了节点刚度对框架抗震位移的影响。另外,还对研究过程中遇到的其他普遍存在的节点抗震问题进行了分析,给出了节点加固大样。文中对节点和框架的分析研究都仅限于静力弹性范围内,是考虑节点转动刚度对整体框架位移影响的研究方法的初步探讨,可作为将来弹塑性阶段分析研究的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 钢管混凝土柱—钢梁框架结构梁柱节点刚度分析及其对框架抗震位移的影响研究
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出和选题的意义
• 1.2 本文研究的主要内容,研究特色和技术路线要点
• 1.3 钢管混凝土的基本概念
• 1.4 钢管混凝土结构的抗震性能的研究现状
• 1.4.1 钢管混凝土抗震性能国外的研究现状
• 1.4.2 钢管混凝土抗震性能国内的研究现状
• 1.5 现行梁柱节点研究概况
• 1.5.1 节点设计原则
• 1.5.2 常用节点形式简介
• 第二章 材料的本构关系
• 2.1 材料的本构关系
• 2.2 钢材的应力应变关系
• 2.3 混凝土的应力应变关系
• 第三章 外加强环钢管混凝土柱—钢梁节点破坏形态的ANSYS分析
• 3.1 有限元方法及软件概述
• 3.1.1 有限元方法
• 3.1.2 ANSYS程序简介
• 3.2 外加强环钢管混凝土柱—钢梁节点有限元分析
• 3.2.1 ANSYS单元类型的介绍
• 3.2.1.1 SOLID65单元和SHELL63单元
• 3.2.1.2 TARGE170目标单元CONTA173接触单元
• 3.3 外加强环钢管混凝土柱—钢梁节点材料基本参数的选取
• 3.4 模型建立
• 3.5 结果分析
• 3.5.1 钢管混凝土—钢梁节点与空钢管—钢梁节点分析结果对比
• 3.5.2 节点区的应力应变分析
• 3.6 小结
• 第四章 节点诸要素对外加强环节点刚度的影响规律研究
• 4.1 概述
• 4.2 节点性能诸要素对节点刚度的影响
• 4.2.1 钢管混凝土柱截面尺寸的影响
• 4.2.2 节点连接细部尺寸的影响
• 4.2.3 梁截面尺寸的影响
• 4.3 小结
• 第五章 节点刚度对地震作用下钢管混凝土柱-钢梁框架结构位移的影响
• 5.1 SATWE软件介绍
• 5.2 节点刚度在工程实例中的应用和分析
• 第二部分 研究过程中遇到实际工程抗震设计中普遍存在的其他节点问题
• 1 工程概况
• 2 规范要求
• 3 节点分析
• 4 加固构造措施
• 结论与展望
• 1 本文的主要结论
• 2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢