仿古建筑钢管柱—工字钢双梁节点抗震性能试验与有限元分析
本文选题:仿古建筑 切入点:钢结构 出处:《西安建筑科技大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:仿古建筑继承了中国古建筑造型优美、大气磅礴的特点,在实际工程中得到越来越广泛的应用。仿古建筑中由阑额、由额与檐柱连接形成双梁柱节点,该节点形式和受力特点与常规梁柱节点不同,且节点的破坏形式缺乏全面的试验和理论研究。因此,对钢管柱-工字钢双梁节点的受力性能进行研究具有较好的理论意义和工程实用价值。 本文对4个仿古建筑钢管柱-工字钢双梁节点抗震性能进行研究,通过对不同轴压比和节点形式的试件进行低周反复荷载试验,观察了节点的受力过程及破坏特征,分析了节点的滞回性能、承载能力、层间位移角、强度刚度退化规律、延性性能及耗能能力。研究结果表明,节点滞回曲线饱满,,节点核心区的延性及耗能性能较好,弹塑性极限层间位移角约为1/50~1/24。双梁将节点核心区分为三个区,节点的主要破坏模式为节点核心区C区剪切屈曲破坏,节点核心区B区柱翼缘屈曲,部分焊缝和热影响区母材开裂。 在试验研究的基础上,利用ABAQUS软件对其受力性能进行了非线性有限元分析。对比试验结果和有限元计算结果,两者吻合较好。并对钢管柱-工字钢双梁节点的破坏形态及核心区受力过程中的应力分布和发展规律进行了深入分析。在此基础上,研究了轴压比、钢材屈服强度和节点域钢管壁厚等参数对荷载-位移骨架曲线的承载力、刚度和延性的影响规律,并进一步对不同参数下模型核心区的应力变化规律进行了研究。 本文研究的成果可以为仿古建筑钢结构双梁柱节点的设计和实际工程应用提供参考,同时也为该类节点的深入研究奠定基础。
[Abstract]:The archaic architecture inherits the beautiful and majestic features of the Chinese ancient architecture, and is more and more widely used in practical engineering. In the ancient building, the double Liang Zhu node is formed by connecting the diaphragm, the forehead and the eaves column. The form and mechanical characteristics of the joint are different from those of the conventional Liang Zhu node, and the failure form of the joint is short of comprehensive test and theoretical study. It is of great theoretical significance and practical value to study the mechanical behavior of steel tubular column-I-beam joints. In this paper, the aseismic behavior of steel pipe column-I-beam joints in four ancient buildings is studied. By means of low cycle repeated load tests on specimens with different axial compression ratios and joint forms, the stress process and failure characteristics of the joints are observed. The hysteretic performance, bearing capacity, interstory displacement angle, degradation law of strength and stiffness, ductility and energy dissipation ability of joints are analyzed. The results show that the hysteretic curves of joints are full, and the ductility and energy dissipation of the core region of joints are better. The displacement angle between the elastic-plastic limit layers is about 1 / 50 / 1 / 24.The joint core region is divided into three zones by two beams. The main failure modes of the joints are shear buckling failure in the core region C and flange buckling in the B zone in the core zone. Partial weld and heat affected zone base metal cracking. On the basis of experimental research, the nonlinear finite element analysis of its mechanical performance is carried out by using ABAQUS software, and the experimental results are compared with the results of finite element calculation. The failure pattern of steel tube column-I-beam joint and the stress distribution and development law in the stress process of the core region are analyzed deeply. On the basis of this, the axial compression ratio is studied. The influence of steel yield strength and steel pipe wall thickness on the bearing capacity, stiffness and ductility of the load-displacement skeleton curve is studied. The results of this paper can be used as a reference for the design and practical engineering application of double Liang Zhu joints in steel structures of archaic buildings, and also lay a foundation for the further study of this kind of joints.
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU391;TU352.11
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本文编号:1577081
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