【摘要】：端板連接節(jié)點是目前鋼結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用最為廣泛的節(jié)點形式之一,因其構(gòu)造形式簡單、易加工成型、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、施工便宜等優(yōu)勢而備受工程師和研究者的青睞,對其受力特性的研究亦不計其數(shù)。本文通過對端板連接節(jié)點進行有限元數(shù)值模擬分析,研究其節(jié)點剛度及其影響因素,分析表明節(jié)點剛度對結(jié)構(gòu)的靜力分析和動力分析呈現(xiàn)非線性影響。尤其是在偶然荷載作用下,當(dāng)框架柱突然失效退出工作時,結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較大的動力響應(yīng),端板連接節(jié)點對鋼框架的抗連續(xù)倒塌性能影響很大,在柱失效后節(jié)點產(chǎn)生較大變形耗散能量,提高結(jié)構(gòu)的延性,增強結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力。本文主要研究內(nèi)容包括:(1)對端板連接梁柱節(jié)點進行有限元數(shù)值模擬分析,研究其在單向加載時的彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線和在循環(huán)加載作用下的滯回性能,分析結(jié)果與Eurocode 3的理論方法計算結(jié)果吻合較好,同時對端板加勁肋、螺栓直徑、端板厚度以及柱腹板加勁肋等影響節(jié)點性能的因素進行有限元數(shù)值模擬對比分析,分析表明柱腹板加勁肋能顯著提高節(jié)點的剛度,緩解節(jié)點的應(yīng)力集中現(xiàn)象。此外分析表明端板連接節(jié)點具有較好的滯回性能,因此對于有抗震要求的結(jié)構(gòu),節(jié)點形式建議采用帶有端板加勁肋和柱腹板加勁肋的端板連接節(jié)點。(2)分別對剛性連接和端板連接平面鋼框架的抗連續(xù)倒塌性能進行有限元數(shù)值模擬對比分析,分析表明端板連接對鋼框架結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌分析有較大影響。端板連接能降低梁的端彎矩,增大梁的跨中彎矩和邊柱的軸力,結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和動力特性都與節(jié)點剛度呈現(xiàn)非線性變化關(guān)系。同時分析表明,節(jié)點在構(gòu)件失效時產(chǎn)生較大的變形,滿足“強節(jié)點弱構(gòu)件”的延性原則,提高結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力,因此在設(shè)計中應(yīng)充分考慮端板連接節(jié)點的半剛性特性。(3)對影響端板連接鋼框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的構(gòu)件失效時間、失效位置以及支撐的設(shè)置等影響因素進行有限元數(shù)值模擬對比分析,分析表明將構(gòu)件失效時間取剩余結(jié)構(gòu)第一周期的1/10是合理且保守的,邊柱和角柱的破壞引起結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)較大,而支撐能有效地提高結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能。(4)運用拆除構(gòu)件法分別撤除8根柱,對某物流批發(fā)市場三層端板連接鋼框架進行抗連續(xù)倒塌分析,分析表明結(jié)構(gòu)在撤除構(gòu)件后均易發(fā)生連續(xù)倒塌。采用支撐對結(jié)構(gòu)進行加固提高結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌能力。
【圖文】：

圖 2.12 節(jié)點的詳接觸問題[15]從數(shù)值計算上來講是極其不連續(xù)時產(chǎn)生接觸約束，接觸面一旦分離，約束就會失基于面（Surface-based）的接觸和基于接觸單元（面的接觸常用于通用接觸算法或接觸對算法，通單個接觸定義中包含多個接觸區(qū)域，而接觸對算域。由于實際接觸實體不能相互穿透，故必須強文的分析中均采用基于面的接觸，有利于計算分采用軟件 ABAQUS 的 Standard 分析模塊進行分實體單元模擬節(jié)點的梁柱、高強螺栓、端板及接觸采用罰函數(shù)，材料各向同性，摩擦系數(shù)取0.30材料為理想彈塑性，鋼材的彈性模量取 2.110M5 節(jié)點三維整體模型如圖 2.13 所示。

螺栓強度等級 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 9.8 10.9 12.9σ0N/ mm2180 240 300 320 400 480 640 720 900 1080表 2.2 螺栓公稱直徑和公稱應(yīng)力截面積的對應(yīng)關(guān)系螺栓公稱直徑 d/mm 3 3.5 4 5 6 7 8 10 12公稱應(yīng)力截面積 As/ mm25.03 6.78 8.78 14.2 20.1 28.9 36.6 58 84.3螺栓公稱直徑 d/mm 16 18 20 22 24 27 30 33 36公稱應(yīng)力截面積 As/ mm2157 192 245 303 353 459 561 694 817本章分析模型中，10.9 級 M20 螺栓預(yù)緊力 0.6900245132300N0P ，取135000N0P ；10.9 級 M22 螺栓預(yù)緊力 0.6900303163620N0P ，取 165000N0P 。先在 Step-1 中施加螺栓預(yù)緊力，并在之后的分析步中選擇固定為當(dāng)前長度，M20 螺栓達到預(yù)設(shè)預(yù)緊力后的應(yīng)力圖如圖 2.14 所示。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU391

【參考文獻】

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1 汪金祥;肖亞明;劉順;董文秀;;基于Pushover原理的鋼框架靜力彈塑性分析[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年10期

2 張月強;丁潔民;張崢;;大跨度鋼結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌動力分析關(guān)鍵問題研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2014年04期

3 王振宇;張勁帆;方成;劉國華;蔣建群;;半剛性節(jié)點初始剛度的組件式計算模型[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2012年11期

4 謝甫哲;舒贛平;鳳俊敏;;基于抽柱法的鋼框架連續(xù)倒塌分析[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年01期

5 馬人樂;林國鐸;陳俊嶺;何敏娟;;水平分布柱間支撐對多高層鋼框架抗連續(xù)倒塌性能的影響[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年06期

6 舒贛平;鳳俊敏;陳紹禮;;對英國防結(jié)構(gòu)倒塌設(shè)計規(guī)范中拉結(jié)力法的研究[J];鋼結(jié)構(gòu);2009年06期

7 馬人樂;黃鑫;陳俊嶺;;鋼框架梁柱節(jié)點在結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌中的性能分析[J];青島理工大學(xué)學(xué)報;2009年02期

8 江曉峰;陳以一;;建筑結(jié)構(gòu)連續(xù)性倒塌及其控制設(shè)計的研究現(xiàn)狀[J];土木工程學(xué)報;2008年06期

9 王元清;張一舟;施剛;石永久;舒興平;;多層鋼框架節(jié)點剛度分類方法研究[J];青島理工大學(xué)學(xué)報;2007年02期

10 張一舟;王元清;施剛;石永久;;節(jié)點剛度對多層鋼框架靜力性能的影響分析[J];青島理工大學(xué)學(xué)報;2006年03期

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本文編號：2659930