循环荷载下半刚性梁柱节点组件法模型研究

发布时间：2020-08-08 03:20

【摘要】：在钢结构中,节点作为关键部位,容易出现应力集中现象,产生较大的变形或破坏,从而影响结构的适用性与安全性,因此节点成为钢结构中的重点研究对象。工程实践中,为了设计的简便性,一般把梁柱连接节点当作刚性或者铰接节点。随着研究的不断深入,学术界普遍认为钢节点具有一定的转动刚度。因此,传统的节点设计并不符合实际工程情况。常规研究节点的方式主要有三种,分别是试验研究、有限元建模和组件法。相对于组件法高效易操作和成本低的优点,试验和有限元建模研究节点存在着一定的缺陷与不足。然而目前组件法研究节点大多局限于梁柱单调加载静力研究部分,存在2点不足:(1)组件法研究局限于整个节点,对组成节点的连接件,如螺栓-角钢连接件的研究较少,且研究不够深入。(2)对于循环加载条件下节点的研究还较少。因此,运用组件法的思想,采用连接件-节点的研究思路,加深对半刚性梁柱节点的研究显得十分必要。本文拟对螺栓-角钢连接件的静力与滞回性能开展试验和力学模型研究,并建立半刚性梁柱节点的组件法模型。首先,设计了4组24个螺栓-角钢连接试件,并对每组试件进行了单向拉伸与滞回性能试验,得到4组螺栓-角钢连接件的力学特性,包括单向拉伸下的荷载位移曲线、承载能力和变形能力、破坏模式以及滞回性能试验下的滞回曲线、骨架曲线与延性系数、累积滞回耗能和刚度退化。实验结果表明:螺栓等级、螺栓孔洞位置和角钢厚度3种不同力学参数对于螺栓-角钢连接件的力学性能有着重大的影响;无论是单向拉伸还是滞回性能试验中,都需要考虑试件大变形阶段对承载力和变形能力的提高。其次,在试验的基础上,充分考虑不同参数,结合实验现象和理论力学分析,通过分析小变形和大变形2个不同阶段,提出了螺栓-角钢连接件的单向拉伸力学模型和滞回力学模型,并通过与实验结果进行对比,验证了模型的正确性。最后,在充分研究螺栓-角钢连接件的力学特性和理论模型的基础上,运用组件法的思想,将半刚性梁柱节点(本文选用的是顶底角钢梁柱节点)拆分为刚性的梁和柱通过2个螺栓-角钢连接件进行连接,建立半刚性梁柱节点的组件法模型,并通过与现有试验结果进行对比,验证模型的正确性。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU391
【图文】：

华中科技大学硕士学位论文节点的刚性连接变形能力弱，节点延性与耗能能力较差，容易发生脆性破坏，引起结构倒塌，造成巨大的经济损失；而由螺栓连接的梁柱节点变形能力较好，节点延性和耗能性能好，破坏程度则较轻，显示出良好的抗震性能。因此，相较于焊接的刚性节点，由螺栓连接的节点具有良好的抗震性能，能够有效的减少地震造成的损失[6]。但由于螺栓连接节点的复杂性，相关的研究并不充分。

循环荷载下半刚性梁柱节点组件法模型研究

水立方

钢结构住宅

节点的刚性连接变形能力弱，节点延性与耗能能力较差，容易发生脆性破坏，引起结构倒塌，造成巨大的经济损失；而由螺栓连接的梁柱节点变形能力较好，节点延性和耗能性能好，破坏程度则较轻，显示出良好的抗震性能。因此，相较于焊接的刚性节点，由螺栓连接的节点具有良好的抗震性能，能够有效的减少地震造成的损失[6]。但由于螺栓连接节点的复杂性，相关的研究并不充分。图 1- 1 鸟巢图 1- 2 水立方

【参考文献】