【摘要】：20世紀以來,特別是近半個世紀,鋼結構在國內外得到了各種工業(yè)與民用建筑的廣泛工程應用。研究表明,梁柱節(jié)點是鋼結構設計中十分關鍵的部分,直接關系到整個鋼結構的力學性能。傳統(tǒng)焊接連接節(jié)點由于容易出現脆性破壞,因此在地震發(fā)生過后,節(jié)點破壞常常也會導致整個鋼結構變形甚至倒塌。因此,學者們對鋼框架節(jié)點提出了多種新型的連接方式,其目的在于提高鋼結構框架的抗震性能。本文研究的梁高不等的矩形鋼管柱外傳力式節(jié)點是基于工程加固提出的一種改進型節(jié)點,它通過對矩形鋼管柱相鄰的不等高梁梁翼緣間增設傳力件來實現繞過柱子傳遞應力。本文系統(tǒng)的研究了該新型節(jié)點及其空間框架的抗震性能,為工程加固提供理論基礎和應用基礎。主要進行了以下工作:(1)對等高梁傳統(tǒng)節(jié)點和外傳力節(jié)點進行單調加載有限元模擬分析,得到兩種節(jié)點的破壞模式與荷載位移曲線,并且與已有等高梁靜力試驗結果進行對比分析以驗證有限元模型的正確性,此后用相同建模方式對不等高梁傳統(tǒng)節(jié)點及外傳力節(jié)點的角柱、邊柱、中柱進行單調加載有限元模擬分析,對比其破壞形態(tài)及荷載位移曲線。結果表明:傳統(tǒng)節(jié)點與外傳力節(jié)點的有限元模型的破壞模式均與試驗一致,兩者的承載力均比試驗值略有提高,驗證了有限元模型的正確性;不等高梁外傳力節(jié)點與傳統(tǒng)節(jié)點相比,應力分布的均勻程度有明顯的改善,而中柱節(jié)點的改善程度也最為明顯,單調加載下達到有效延緩梁柱連接位置脆性破壞的目的。(2)使用ANSYS有限元軟件,對不等高梁傳統(tǒng)節(jié)點及外傳力節(jié)點進行低周循環(huán)加載,得到了兩者的von Mises應力云圖、滯回曲線、骨架曲線、節(jié)點域的應力分布等,對比分析了兩者的破壞形態(tài)、承載性能、耗能能力、強度及剛度退化系數、延性性能、塑性轉動能力、應力路徑等抗震性能的指標。結果表明:外傳力不等高梁節(jié)點與傳統(tǒng)不等高梁節(jié)點的應力分布相比,外傳力節(jié)點出現了塑性應力重分布,應力分布不再集中在梁柱連接處,而是轉移到外傳力件上,并且其具有更好的耗能能力、延性性能及塑性轉動能力,強度及剛度退化更慢,梁柱連接位置的應力明顯下降,峰值應力外移至外傳力件以外的地方,達到了延緩節(jié)點破壞的目的。(3)對不等高梁傳統(tǒng)節(jié)點及外傳力節(jié)點的斷裂特性進行對比分析,分析節(jié)點的內隔板、梁柱連接端部、外傳力件及外傳力件梁連接區(qū)域的等效塑性應變指數,并取關鍵點進行對比分析。結果表明:增設外傳力件后,梁柱連接區(qū)域的等效塑性應變指數有明顯降低,峰值轉移至外傳力件及相連及其末端與梁翼緣連接的邊緣,明顯改善梁柱節(jié)點斷裂特性。(4)使用ANSYS有限元軟件,通過改變傳力件寬度、蓋板厚度、異形傳力件腹板厚度以及傳力件至矩形鋼管柱距離的四種參數,對外傳力不等高梁節(jié)點進行抗震性能有限元分析,得到了各參數改變下的應力云圖、滯回曲線、骨架曲線以及應力分布狀況等。為使得外傳力不等高梁節(jié)點具有良好的抗震性能,通過對比同一參數變化下由上述結果得出的各項抗震性能的指標,確定了傳力件寬度、蓋板厚度、異形傳力件腹板厚度以及傳力件至矩形鋼管柱距離的合理取值范圍。(5)通過對梁高相等及梁高不相等的兩組空間框架的中柱節(jié)點在增設傳力件前與增設傳力件后的抗震性能進行有限元分析,得到了兩組空間框架的應力云圖、滯回曲線、骨架曲線、應力路徑等,對比分析由上述結果得出兩組框架的各項抗震性能的指標。結果表明:增設外傳力件后的空間框架的中柱節(jié)點出現了塑性應力重分布,應力峰值出現在外傳力件以外的地方,延緩了節(jié)點的破壞,并且具有更好的耗能能力、延性性能以及塑性轉動能力,表現出良好的抗震性能,可以為此后實際工程加固改造提供參考。
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU352.11;TU392.3
【圖文】：

種方式 [20]：一般認為在連接受力狀態(tài)下，梁柱軸線間夾轉動，該連接不僅把梁端剪力傳遞給柱身，而且柱接彈性剛度不比構件彈性剛度小，在實際應用中，的 90%或以上，那么就可認為是剛性連接 而傳統(tǒng)為栓焊混合型連接節(jié)點和全焊接連接節(jié)點 如下連接節(jié)點 （b）全焊

影響成為了研究的熱點，特別是新型延性節(jié)點的數值分析和試驗研究 而研究一般采取以下兩種方法來改善鋼框架梁柱剛性節(jié)點的連接性能 一為加強型節(jié)點（即節(jié)點的局部加強），如蓋板加強型 腋板加強型 肋板加強型等,第二種為削弱型節(jié)點，主要分為翼緣削弱和腹板削弱兩大類 該兩類節(jié)點均能提高節(jié)點的延性性能，實現“強節(jié)點，弱構件”的延性設計理念 1.3.1 削弱型鋼框架梁柱節(jié)點（1）梁端翼緣削弱型節(jié)點翼緣削弱式節(jié)點（Reduced Beam Section）,又稱為狗骨式節(jié)點[29] 至 94 年北嶺地震后，其研究一直非常活躍，是改善鋼框架梁柱節(jié)點抗震性能的主要形式之一 其原理是對在梁端一定距離的上下翼緣進行削弱，迫使塑性鉸離開受力復雜而脆弱的焊縫區(qū)域，出現在梁段上，使鋼材充分發(fā)揮其塑性性能，從而使梁柱節(jié)點的塑性鉸增大，實現延性破壞 狗骨式節(jié)點根據其的削弱形狀的不同，主要分為 3 種類型[30]：錐型 直線型 圓弧型 如下圖 1-2 所示

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關碩士學位論文 前2條

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本文編號：2735798