K型间隙CR节点滞回性能的有限元分析

论文摘要

空心管结构建筑造型美观、结构性能优良,而且造价和后期维护费用相对较低,近年来在我国建筑工程领域得到了广泛应用。K型间隙节点作为管结构一种常见的节点形式,受力较为复杂,因此,对其开展广泛的研究具有重要意义。前人在节点的静力性能方面进行了大量的研究,近年来,虽然开展了一些K型节点抗震性能方面的研究工作,但主要集中于矩形管（RHS）节点和圆管（CHS）节点,对圆支管-矩形主管（CR）节点抗震性能的研究几乎没有。所以,通过对K型间隙CR节点的滞回性能进行研究,得到此种节点的抗震性能是十分必要的。本文采用非线性有限元方法对K型间隙CR节点的滞回性能进行了深入分析,得到了较为全面的研究成果,为此类节点的抗震设计提供了理论依据。具体内容如下:本文首先通过典型节点的滞回性能分析,确定了有限元模型的加载方式、关键点和杆件长度以及加载制度等问题。其次,对不同几何参数的节点模型在往复荷载作用下的滞回性能进行了数值模拟。通过分析用以评价节点抗震性能的滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数、承载力以及延性系数等指标,得到了弦杆无轴压和有轴压作用下两种节点的抗震性能随各参数的变化规律。并将K型间隙CR节点和RR节点的滞回性能进行了比较。最后,通过对弦杆无轴压作用K型间隙CR节点的滞回曲线进行简化处理,建立了此类节点的恢复力模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 空心管节点的分类及失效模式
• 1.2.1 空心管节点的分类
• 1.2.2 空心管节点的失效模式
• 1.3 空心管节点的研究现状
• 1.3.1 静力性能的研究现状
• 1.3.2 滞回性能的研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 节点有限元模型的建立
• 2.1 ANSYS 程序准确性验证
• 2.2 钢材本构关系的确定
• 2.3 有限元模型的建立
• 2.3.1 单元选择
• 2.3.2 模型简化处理
• 2.3.3 边界条件
• 2.3.4 表面关键点研究
• 2.3.5 支弦杆长度的确定
• 2.3.6 对称建模
• 2.3.7 加载制度
• 2.3.8 求解设置
• 2.4 本章小结
• 第3章 弦杆无轴压下K 型间隙CR 节点的滞回性能
• 3.1 概述
• 3.2 节点失效分析
• 3.2.1 失效准则
• 3.2.2 失效模式
• 3.2.3 塑性发展过程
• 3.3 参数影响分析
• 3.3.1 支杆间隙尺寸g
• 3.3.2 支弦杆径宽比β
• 3.3.3 弦杆宽厚比2γ
• 3.3.4 支弦杆厚度比τ
• 3.3.5 支弦杆夹角θ
• y'>3.3.6 弦杆屈服强度f_y
• 3.4 尺寸效应
• 3.5 CR 节点与RR 节点滞回性能的比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 弦杆轴压下K 型间隙CR 节点的滞回性能
• 4.1 概述
• 4.2 节点失效分析
• 4.2.1 失效模式
• 4.2.2 塑性发展过程
• 4.3 参数影响分析
• 4.3.1 轴压系数n
• 4.3.2 支杆间隙尺寸g
• 4.3.3 支弦杆径宽比β
• 4.3.4 弦杆宽厚比2γ
• 4.3.5 支弦杆厚度比τ
• 4.3.6 支弦杆夹角θ
• y'>4.3.7 弦杆屈服强度f_y
• 4.4 尺寸效应
• 4.5 CR 节点与RR 节点滞回性能的比较
• 4.6 本章小结
• 第5章 弦杆无轴压下K 型间隙CR 节点恢复力模型
• 5.1 滞回曲线的简化规则
• 5.2 恢复力模型的建立
• 5.2.1 骨架曲线
• 5.2.2 恢复力模型
• 5.3 恢复力模型的验证
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢