钢管混凝土肩梁节点理论分析与实验研究

论文摘要

工业厂房中的工形截面上柱与钢管混凝土下柱通常采用肩梁节点连接。其边柱肩梁节点一般分为上柱外翼缘与下部钢管混凝土柱相切或相割两种形式。无论哪一种形式,肩梁节点的节点域都比较大,应力十分复杂,应力集中严重。目前对于边柱肩梁节点的研究几乎无文献报道,因此研究边柱肩梁节点具有重要意义。依据实际工程,同时考虑材料非线性,建立了边柱肩梁节点的有限元模型。文章采用数值模拟方法分别研究了节点承载力、肩梁腹板翼缘及加劲肋中应力分布、柱肢中应力分配、腹板厚度对节点承载力影响,及肩梁节点滞回性能。最后制作试件,用试验的方法研究了荷载作用下肩梁腹板、翼缘及加劲肋中各种应力分布情况,并与有限元计算结果进行了对比分析。研究表明:两种肩梁节点内应力分布规律基本相同,与实验结果比较吻合,在应力峰值上有所差异;无论哪种形式肩梁节点模型,剪切破坏都是主要破坏方式;不同肩梁节点模型加劲肋中应力分配峰值有明显差异;外部荷载对肩梁柱肢中应力分配不起作用,柱肢应力按刚度分配;肩梁节点模型滞回曲线饱满,有较好的动力性能;腹板厚度在一定范围内可提高节点承载力和刚度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 钢管混凝土结构节点的研究现状
• 1.2.1 钢管混凝土结构节点分类
• 1.2.2 研究现状
• 1.3 本课题的研究内容
• 第2章 有限元理论
• 2.1 有限元分析基本概念
• 2.1.1 单元划分和位移模式确定
• 2.1.2 单元分析
• 2.1.3 总体分析
• 2.1.4 求解有限元方程组
• 2.2 有限元模拟
• 2.2.1 本构关系的选取
• 2.2.2 单元选取
• 2.2.3 网络
• 2.2.4 加载
• 2.2.5 求解
• 2.3 本章小结
• 第3章 肩梁节点有限元计算及结果分析
• 3.1 肩梁节点有限元模型
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 单元选取
• 3.1.3 模型尺寸
• 3.1.4 网格划分
• 3.1.5 边界条件
• 3.1.6 模型加载方案
• 3.1.7 求解
• 3.2 单调加载非线性有限元静力分析
• 3.2.1 肩梁节点内构件静力分析
• 3.2.2 柱肢应力分配分析
• 3.3 肩梁节点动力反应分析
• 3.3.1 滞回性能分析
• 3.3.2 骨架曲线分析
• 3.3.3 耗能指标
• 3.4 腹板因素对肩梁承载力影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 肩梁节点试验研究与结果分析
• 4.1 肩梁节点试验方案
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 试验方案
• 4.2 肩梁节点试验结果分析
• 4.2.1 腹板内力试验分析
• 4.2.2 翼缘内力试验分析
• 4.2.3 加劲肋内力试验分析
• 4.2.4 柱肢内力试验分析
• 4.3 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