本文關鍵詞：鋼框架半剛性節(jié)點動力分析與性能優(yōu)化

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【摘要】：改革開放前,我國的經濟發(fā)展非常緩慢,多高層建筑主要是鋼筋混凝土形式,而隨著我國鋼結構建筑產業(yè)的不斷發(fā)展,并且鋼結構具有強度高、整體剛性好、塑性變形能力強等優(yōu)點,同時也是一種理想彈性體,在工程力學中有很大的用途,主要是用來假定基本的工程力學的特性,使得多高層鋼框架結構的應用越來越多,越來越廣泛。但是在傳統(tǒng)的鋼框架設計中,梁柱節(jié)點一般都被看成是完全的剛性或者是鉸接的形式,這是簡化了梁柱節(jié)點的分析和設計的過程的結果。但是在實際的工程中,如果只考慮了剛性連接,則是夸大了節(jié)點的約束的性能；如果只考慮了鉸接連接,則是忽略了節(jié)點約束的性能。實踐表明工程上的節(jié)點是半剛性的,它的連接性能處于剛性和鉸接之間,在荷載作用下,可以傳遞一定彎矩而同時又產生一些的變形,實際上發(fā)生的是半剛性非線性變形,這種變形實質上改變了結構的反應特性。它對鋼框架的力學行為有非常重要的影響,因為半剛性節(jié)點具有較強的變形和耗能能力,在地震作用下能夠抵抗一定的地震荷載。因此我們在進行鋼框架設計和分析的時候,要考慮半剛性節(jié)點對結構力學的影響。本文中主要研究了高層鋼框架結構在剛性連接和半剛性連接的基底剪力和側向位移的分析對比,以及在半剛性節(jié)點不符合規(guī)范的條件下對其的各種優(yōu)化。本文簡要的介紹了半剛性連接國內外的現(xiàn)狀、基本理論、連接的類型和特性、半剛性連接端板的初始剛度的計算方法以及半剛性連接的彎矩-轉角曲線等內容,然后根據計算方法來計算節(jié)點的初始轉動剛度。采用有限元分析軟件SAP2000來建立剛性連接和半剛性連接框架模型,分別對鋼框架進行模態(tài)分析、反應譜分析和在兩種地震荷載作用下的時程分析。得出計算的結果：將半剛性連按照剛性連接來考慮,對抗震設計造成了很大的誤差,因此在設計的時候不可忽略連接柔性對結構的動力性能產生的影響,即要考慮彈簧節(jié)點的影響。當采用剛性連接的鋼框架結構時的側向位移滿足規(guī)范的要求,而用軟件模擬的半剛性連接的鋼框架,它的位移超過了規(guī)范的要求。因此要對半剛性連接的情況進行優(yōu)化設計,其一是改變節(jié)點的剛度,其二是分別梁柱之間增加斜撐,改變鋼框架的整體的剛度。最后,得出結論并對半剛性鋼框架的研究工作提出了展望以及對以后鋼結構工程中的設計提供參考意義。
【關鍵詞】：鋼框架 半剛性連接 抗震性能 側向位移 時程分析 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：安徽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU391
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 選題的背景13-15
• 1.2 半剛性連接鋼框架結構的現(xiàn)狀以及存在的問題15-18
• 1.2.1 半剛性連接鋼框架的試驗研究狀況15-16
• 1.2.2 半剛性連接鋼框架的理論研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 半剛性連接鋼框架應用存在的主要問題17-18
• 1.3 本文研究的主要內容18-19
• 1.4 本文研究的意義及目的19-20
• 第二章 鋼框架的半剛性基本理論20-34
• 2.1 半剛性連接類型與特性20-26
• 2.1.1 國內外對鋼框架結構梁柱連接的分類20-23
• 2.1.2 半剛接鋼框架的特點23-24
• 2.1.3 半鋼性結構連接的分類24-25
• 2.1.4 半剛性連接的優(yōu)越性25-26
• 2.2 半剛性連接的研究方法26-29
• 2.2.1 實驗研究法27
• 2.2.2 曲線擬合法27-28
• 2.2.3 塑性分析法28
• 2.2.4 數(shù)學解析法28
• 2.2.5 有限元數(shù)值模擬計算法28-29
• 2.3 彎矩-轉角數(shù)學模型的建立29-34
• 2.3.1 線性模型30-31
• 2.3.2 多項式模型31
• 2.3.3 三次B樣條模型31-32
• 2.3.4 指數(shù)函數(shù)模型32-33
• 2.3.5 冪函數(shù)模型33-34
• 第三章 半剛性連接受力性能研究34-45
• 3.1 半鋼性連接節(jié)點的剛度34-35
• 3.1.1 半鋼性連接節(jié)點的轉動剛度34
• 3.1.2 彈性極限狀態(tài)下的塑性抗彎承載力34-35
• 3.2 端板連接的剛度計算方法35-40
• 3.2.1 端板連接的形式與構造35-36
• 3.2.2 端板厚度和寬度的確定36-38
• 3.2.3 螺栓直徑的確定以及強度驗算38-40
• 3.3 梁柱端板連接節(jié)點的初始轉動剛度計算模型40-45
• 第四章 剛性和半剛性框架的抗震性能分析45-69
• 4.1 抗震設計的基本方法45-57
• 4.1.1 模態(tài)分析法45-46
• 4.1.2 振型分解反應譜法46-47
• 4.1.3 時程分析法47-57
• 4.2 結構模型建立57-59
• 4.3 模態(tài)分析的結果59-61
• 4.4 反應譜分析的結果61-65
• 4.5 線性時程分析結果65-69
• 第五章 對半剛性連接框架優(yōu)化設計69-77
• 5.1 框架優(yōu)化設計的措施69-72
• 5.1.1 增加半剛性連接節(jié)點的剛度69-71
• 5.1.2 設置斜撐71-72
• 5.2 框架模型計算72-75
• 5.3 四種結構的計算模型的對比分析75-77
• 第六章 結論與展望77-79
• 6.1 結論77
• 6.2 建議77-79
• 文獻參考79-82
• 致謝82-83
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果83

【參考文獻】

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本文編號：1074355