钢框架抗震性能的有限元分析

论文题目: 钢框架抗震性能的有限元分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 结构工程

作者: 刘朝科

导师: 郭秉山

关键词: 钢框架,非线性有限元,循环荷载,抗震性能,破坏机理

文献来源: 西安科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 钢结构框架长期以来一直被认为具有良好的抗震性能,在多高层建筑中应用十分广泛。然而 1994 年发生在美国的北岭地震和 1995 年日本阪神地震中,钢结构框架发生了严重的破坏。工程界围绕钢结构抗震的问题开展了广泛的试验和理论研究,成为近年来的热门研究课题之一。虽然国内外对钢结构框架抗震性能开展了广泛的研究,但仍然存在许多问题,如研究主要集中在构件和节点的研究上。本文在已有研究成果的基础上,借鉴部分学者的研究方法,采用非线性有限元法对整体框架的抗震性能进行分析。 本文在将考虑几何非线性和材料非线性的有限元程序计算结果与试验结果对比后,对刚性连接框架进行了全面的有限元模拟,分析了框架在循环荷载作用下的受力性能、破坏机理和抗震性能,在此基础上提出了钢框架的破坏形式,为工程设计提供了理论依据。有限元分析中考虑了轴压比、梁的高度、梁的跨度、层高等参数对钢框架抗震性能的影响,主要得出以下结论:(1)对刚性连接框架,梁翼缘焊缝是决定其延性、极限承载能力的主要因素;(2)随着柱的轴压比增大,轴压比将是决定其延性、极限承载能力主要的因素;(3)随着梁高度的增大,刚度和承载力增加显著,但延性和耗能能力降低也显著,很容易发生脆断。(4)随着跨度的增大,刚度和承载能力有所降低,而塑性变形能力和耗能能力有所提高,但不显著;(5)随着层高的增大,钢框架的刚度和承载力有所降低,延性和耗能能力提高,但不显著。 本文所建立的有限元模型考虑问题全面、精度较高,能够真实地模拟刚性连接框架在循环荷载作用下的破坏行为。本文研究的内容比较系统,根据研究结果提出的结论及建议对于指导工程设计具有重要的参考价值,为进一步研究刚性连接框架的抗震性能打下了良好的基础。

论文目录:

1 绪论

1.1 选题背景、意义及目的

1.2 本课题研究领域国内外的研究动态及发展趋势

1.2.1 Northridge 地震前刚性钢框架的研究

1.2.2 Northridge 地震和阪神地震后钢框架的研究

1.2.3 我国对刚性连接钢框架的研究

1.3 本文的工作

2 刚性连接框架的类型

2.1 刚性连接框架的形式

2.2 刚性连接框架的设计规定

2.3 刚性连接框架存在的问题

2.3.1 断裂的诱因

2.3.2 断裂的宏观原因

2.4 新型刚性连接框架的类型

2.4.1 加强连接型

2.4.2 削弱型

3 有限元程序选取和模型建立

3.1 有限元基本理论

3.1.1 屈服准则

3.1.2 流动法则

3.1.3 强化模型

3.1.4 材料非线性

3.1.5 几何非线性

3.2 有限元程序的选取

3.3 有限元模型的建立

3.3.1 几何尺寸

3.3.2 材料特性定义和单元选取

3.3.3 施加边界约束条件及荷载

3.3.4 定义分析类型和分析选项

3.4.5 破坏准则

3.3.6 有限元分析中常用的指标

3.3.7 有限元程序的验证

4 刚性连接框架的有限元分析

4.1 试件设计与有限元模拟方案

4.1.1 基本试件

4.1.2 系列试件

4.1.3 材料的本构关系

4.1.4 网格划分

4.1.5 加载方案

4.2 有限元计算结果与分析

4.2.1 BASE 试件

4.2.2 NC 系列

4.2.3 LB 系列

4.2.4 HB 系列

4.2.5 HC 系列

4.3 本章小结

5 结论

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

详细摘要

发布时间: 2005-07-12

参考文献

• [1].刚性连接钢框架抗震性能分析[D]. 范辉松.西安科技大学2006
• [2].高温（火灾）下钢框架关键构件受力特性与判定准则研究[D]. 李朋飞.安徽建筑大学2015
• [3].钢框架梁柱弱轴双角钢连接受力性能研究[D]. 李超华.西安科技大学2009
• [4].钢框架梁柱腹板性连接抗震性能分析[D]. 李养成.西安科技大学2004
• [5].钢框架结构节点的理论分析与对比计算[D]. 杨智良.合肥工业大学2006
• [6].钢框架—钢板剪力墙抗震性能试验研究[D]. 穆金花.河北工程大学2012
• [7].基于连接单元法的半刚性钢框架分析[D]. 刘伟.华中科技大学2007
• [8].钢框架整体结构在火灾下的热—结构响应分析[D]. 何中宝.宁波大学2010
• [9].火灾下钢框架抗连续倒塌计算分析方法的研究[D]. 李锴.哈尔滨工业大学2008
• [10].钢框架节点域剪切变形对框架位移角的影响[D]. 王浩.西安建筑科技大学2004

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• [5].新型钢框架梁柱腹板刚性连接抗震性能分析[D]. 李耘.西安科技大学2005
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• [8].钢框架梁柱腹板刚性连接的节点性能分析[D]. 修金捷.西安科技大学2003
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• [10].钢框架梁柱腹板性连接抗震性能分析[D]. 李养成.西安科技大学2004

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