本文關鍵詞：新型方管柱與H型鋼梁下貫上環(huán)隔板式節(jié)點受力性能研究與應用

  更多相關文章： 裝配式鋼結構 新型節(jié)點 低周反復試驗 有限元分析 抗震性能 彎矩-轉角曲線

【摘要】：鋼結構建筑作為一種節(jié)能環(huán)保的綠色建筑,具有抗震性能好、建設污染少、綜合造價低、施工周期短等優(yōu)點,符合住宅產業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的要求。隨著我國鋼產量的日益增加,以及施工工藝和信息化管理水平的逐步提升,發(fā)展裝配式鋼結構住宅逐漸成為我國住宅產業(yè)化進程中的重要方面。在鋼結構體系中,梁柱連接節(jié)點是結構的重要組成部分,節(jié)點連接的強弱影響著結構的受力性能,同時節(jié)點的構造形式也直接影響結構的使用功能。方鋼管作為柱構件,在受力性能和建筑平面布置的便利性上都優(yōu)于H型鋼柱,然而由于受到截面形式上的限制,在與H型鋼梁連接時所采用的節(jié)點構造往往出現凸出墻面、占用建筑使用空間和影響美觀等問題。因此,為完善方管柱與H型鋼梁的節(jié)點連接形式,滿足裝配式鋼結構住宅的發(fā)展要求,本文提出了一種新型方管柱與H型鋼梁下貫上環(huán)隔板式節(jié)點。為了研究新型節(jié)點的受力性能,本文共設計5個新型方管柱與H型鋼梁下貫上環(huán)隔板式節(jié)點試件,并進行低周反復試驗。通過對試驗現象進行分析,明確新型節(jié)點的傳力機制和破壞機理,并根據實測的節(jié)點滯回曲線,確定節(jié)點的承載能力、延性和耗能能力等抗震性能指標。試驗結果表明,采用下貫上環(huán)隔板式連接的新型方管柱與H型鋼梁節(jié)點在破壞前鋼梁翼緣均出現了明顯的塑性變形,而鋼柱并未發(fā)現有明顯變形,充分證明了該類新型節(jié)點的設計符合“強柱弱梁,強連接弱構件”的原則；5個節(jié)點試件的滯回曲線都非常飽滿,說明新型節(jié)點具有良好的耗能能力。采用有限元分析軟件ANSYS對5個節(jié)點試件進行模擬分析,得到各試件的破壞形態(tài)、滯回性能、極限荷載以及應力分布等分析結果,并與試驗結果進行對比,結果表明,有限元模擬結果與試驗數據吻合較好。通過分析鋼梁翼緣、外環(huán)板和貫通隔板的應力分布情況,證明了在過焊孔位置以及柱子轉角處容易出現應力集中,因此在實際工程中應保證這些位置的焊縫質量,避免節(jié)點發(fā)生脆性破壞；有限元分析中由于未考慮焊縫的影響,因此能加載至節(jié)點域塑性充分發(fā)展,在加載后期明顯地體現出了懸臂梁段采用T型鋼加強連接件能增強節(jié)點域的抗剪承載力,提高梁柱連接的受力性能；根據節(jié)點有限元分析和試驗測試數據,繪制出節(jié)點的M-θ曲線,計算得到節(jié)點的初始轉動剛度,判定該類新型節(jié)點屬于半剛接節(jié)點；說明節(jié)點鋼管管壁的平面外變形剛度較弱,當節(jié)點進入塑性階段時容易發(fā)生局部屈曲,因此在節(jié)點構造中采用T型鋼連接件對節(jié)點域進行加強顯得尤為重要；本文擬合出一個彎矩-轉角關系模型,并且通過與試驗和有限元進行對比,結果表明所提出的彎矩-轉角關系模型擁有較好的精度,可供新型節(jié)點設計和實際應用參考。
【關鍵詞】：裝配式鋼結構 新型節(jié)點 低周反復試驗 有限元分析 抗震性能 彎矩-轉角曲線
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU391
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 引言11-12
• 1.2 常用節(jié)點形式12-17
• 1.2.1 傳統(tǒng)型梁柱節(jié)點形式12-13
• 1.2.2 改進型梁柱節(jié)點形式13-14
• 1.2.3 方管柱與H型鋼梁節(jié)點形式14-17
• 1.3 方管柱與H型鋼梁節(jié)點的研究現狀17-21
• 1.3.1 國外研究現狀17-19
• 1.3.2 國內研究現狀19-21
• 1.4 背景工程簡介21-25
• 1.5 本文設計的新型方管柱與H型鋼梁節(jié)點25-26
• 1.6 本文研究內容26
• 參考文獻26-29
• 第二章 新型方管柱與H型鋼梁節(jié)點設計29-37
• 2.1 引言29
• 2.2 懸臂梁段拼接處設計29-31
• 2.3 梁柱連接處承載力驗算31-33
• 2.4 節(jié)點域承載力驗算33-34
• 2.5 強柱弱梁驗算34
• 2.6 節(jié)點構造要求34-36
• 2.7 本章小結36
• 參考文獻36-37
• 第三章 新型方管柱與H型鋼梁節(jié)點試驗研究37-85
• 3.1 試驗目的37
• 3.2 試驗設計37-51
• 3.2.1 試件設計及加工37-40
• 3.2.2 試件的材性試驗40-44
• 3.2.3 加載方案44-47
• 3.2.4 加載制度47-48
• 3.2.5 量測內容48-51
• 3.3 節(jié)點試件破壞過程現象描述及分析51-66
• 3.3.1 試件T-351-53
• 3.3.2 試件T-253-56
• 3.3.3 試件T-556-59
• 3.3.4 試件T-159-62
• 3.3.5 試件T-462-65
• 3.3.6 試件破壞特征分析65-66
• 3.4 節(jié)點試驗結果與數據分析66-82
• 3.4.1 梁上應變分布情況66-69
• 3.4.2 外環(huán)板和貫通隔板應變分析69-71
• 3.4.3 節(jié)點域應力分析71-72
• 3.4.4 滯回曲線72-75
• 3.4.5 骨架曲線75-77
• 3.4.6 節(jié)點域的P-θ_j滯回曲線77-79
• 3.4.7 延性系數79-80
• 3.4.8 剛度退化80-81
• 3.4.9 節(jié)點耗能能力分析81-82
• 3.5 本章小結82-83
• 參考文獻83-85
• 第四章 新型方管柱與H型鋼梁節(jié)點的有限元分析85-109
• 4.1 引言85
• 4.2 有限元模擬基本過程85-92
• 4.2.1 定義材料本構關系85-86
• 4.2.2 實體建模86-87
• 4.2.3 單元定義與網格劃分87-88
• 4.2.4 邊界條件與加載制度88-89
• 4.2.5 非線性設定89-91
• 4.2.6 求解設定91-92
• 4.3 有限元分析結果92-106
• 4.3.1 破壞過程92-95
• 4.3.2 梁上應力分布情況95-97
• 4.3.3 外環(huán)板和貫通隔板的應力分布情況97-99
• 4.3.4 節(jié)點域應力分布情況99-101
• 4.3.5 滯回曲線101-104
• 4.3.6 骨架曲線104-105
• 4.3.7 等效粘滯阻尼系數105-106
• 4.4 本章小結106-107
• 參考文獻107-109
• 第五章 新型方管柱與H型鋼梁節(jié)點的彎矩-轉角關系109-115
• 5.1 引言109
• 5.2 新型節(jié)點的彎矩-轉角曲線109-111
• 5.3 新型節(jié)點的彎矩-轉角關系模型111-114
• 5.4 本章小結114
• 參考文獻114-115
• 第六章 結論與展望115-117
• 6.1 結論115-116
• 6.2 展望116-117
• 致謝117-118
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文118

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 劉學春;徐阿新;張愛林;;模塊化裝配式斜支撐節(jié)點鋼框架結構整體穩(wěn)定性能研究[J];北京工業(yè)大學學報;2015年05期

2 盧俊凡;王佳;李瑋蒙;郭嘉欣;;裝配式鋼結構住宅體系的發(fā)展與應用[J];城市住宅;2014年08期

3 李德全;;建筑業(yè)發(fā)展現狀及趨勢分析[J];中國建筑金屬結構;2014年04期

4 王湛;潘建榮;鄭霖強;楊正挺;;帶懸臂梁段連接的梁柱節(jié)點初始轉動剛度研究[J];建筑結構學報;2014年S1期

5 唐菁菁;李志欣;梁文釗;趙挺生;;建筑業(yè)發(fā)展現狀分析與趨勢預測[J];土木工程與管理學報;2012年04期

6 施剛;袁鋒;霍達;石永久;王元清;;鋼框架梁柱節(jié)點轉角理論模型和測量計算方法[J];工程力學;2012年02期

7 ;建筑業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃[J];中國建設信息;2011年18期

8 陳以一;張梁;王拓;;無加勁冷成型方鋼管-H形鋼梁翼緣板焊接節(jié)點受拉性能試驗研究[J];建筑結構學報;2011年05期

9 曲慧;王文達;;鋼管混凝土柱-梁連接節(jié)點彎矩-轉角關系計算方法[J];工程力學;2010年05期

10 張梁;陳以一;;方鋼管柱與H型鋼梁連接形式評述[J];結構工程師;2009年04期

，

本文編號：1133136