胶合木网壳钢铅组合耗能节点性能研究

发布时间：2020-10-27 01:08

　　 随着国家提出了实现社会经济可持续发展的战略目标,现代建筑产业正朝着大跨度、高层化、装配式、绿色节能的方向发展,胶合木网壳结构作为一种新型绿色节能建筑正逐渐受到关注,其中又以设计节点类型、提高结构整体性为发展胶合木网壳结构的技术核心。胶合木网壳结构作为一种新型大跨度空间结构,网壳杆件截面尺寸较大,节点处通常需要借助大型钢套筒构件和螺栓进行辅助连接,一般情况下,钢套筒内需要布置斜撑来提高节点整体刚度,但这种布置方式会造成杆件与节点刚度相差较大,螺栓连接无法保证地震作用下节点处的可靠性连接,本文针对这一问题提出一种钢铅组合耗能节点,在保证节点刚度的情况下同时还提高了节点的延性和耗能能力,进而达到提高节点可靠性的目的。钢铅阻尼器是一种组合型式的金属阻尼器,在土木工程领域拥有良好的理论研究价值。铅作为一种延性好、屈服点低同时还具有动态恢复特性金属,耗能效果十分明显,但刚度较小,钢的屈服点和刚度相对于铅都较高,将两者进行组合既可以保证节点的刚度,又能提高整体的耗能效果,充分利用了两种金属的优点。本文选择K6型单层球面胶合木网壳结构节点连接作为研究对象,选择合理的本构关系对新型钢铅组合耗能节点连接进行拟静力分析,结合有限元软件ABAQUS分析得到的节点承载力、变形位移、强度、刚度、耗能大小,得出耗能节点的滞回环对称且饱满,能较快进入塑性屈服阶段稳定耗能,通过比较三组不同加载方式下节点的力学性能,得到单元的受力性能受相邻耗能单元相互作用较小,节点构造合理;通过总结滞回曲线的变化规律,选取合适的恢复力模型,分析了节点的中间钢板宽度、铅块(隔板)高度以及铅块厚度对耗能器的耗能能力和滞回性能的影响,研究得到减小铅块(隔板)高度与增加铅块厚度能有效提高节点耗能能力,中间钢板宽度对节点耗能能力影响较小,然后建立了125组有限元模型,对三种参数与节点初始刚度、屈服刚度、屈服力与最大阻尼力的数值关系进行了线性回归分析,并拟合出相应的计算公式,为将来节点尺寸设计奠定了基础;最后利用有限元分析软件Ansys对胶合木网壳进行抗震性能分析,比较使用传统刚接节点的胶合木网壳与使用钢铅组合耗能节点的胶合木网壳在三种地震波下节点的相对位移,验证得到使用耗能节点能有效减小网壳节点X方向位移。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU366.3
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究来源和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 胶合木结构研究现状
        1.3.2 钢阻尼器与铅阻尼器研究现状
    1.4 本文研究内容
第二章 胶合木网壳钢铅组合耗能节点受力性能分析
    引言
    2.1 钢铅组合耗能节点设计
        2.1.1 胶合木网壳结构选型
        2.1.2 节点构造原理及工作特性
        2.1.3 构件尺寸初步设计
    2.2 材料本构关系确定
        2.2.1 胶合木本构关系
        2.2.2 钢和铅的本构关系
    2.3 钢铅组合耗能节点有限元分析
        2.3.1 有限元软件ABAQUS简介
        2.3.2 有限元加载方案
        2.3.3 有限元建模步骤
    2.4 钢铅组合耗能节点模拟结果分析
        2.4.1 应力云图分析
        2.4.2 滞回曲线分析
        2.4.3 骨架曲线分析
        2.4.4 耗能能力分析
    2.5 本章小结
第三章 钢铅组合耗能节点参数分析
    引言
    3.1 钢铅组合耗能节点恢复力模型
        3.1.1 常见阻尼器恢复力模型
        3.1.2 恢复力模型对比验证
    3.2 钢铅组合耗能节点参数选取
        3.2.1 中间钢板宽度影响受力性能分析
        3.2.2 铅块（隔板）高度影响受力性能分析
        3.2.3 铅块厚度影响受力性能分析
    3.3 钢铅组合耗能节点参数回归分析
        3.3.1 初始刚度参数回归分析
        3.3.2 屈服刚度参数回归分析
        3.3.3 屈服力参数回归分析
        3.3.4 最大阻尼力参数回归分析
    3.4 本章小结
第四章 钢铅组合耗能节点网壳整体分析
    引言
    4.1 胶合木网壳有限元建模
        4.1.1 ANSYS有限元软件介绍
        4.1.2 耗能节点在ANSYS中的处理
        4.1.3 胶合木网壳有限元建模思路
    4.2 不同节点连接胶合木网壳地震响应分析
        4.2.1 胶合木网壳模态分析
        4.2.2 场地类型及地震波选取
        4.2.3 胶合木网壳地震响应分析
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录A Matlab参数回归分析命令流
附录B 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨会峰;凌志彬;刘伟庆;任啸;陆伟东;;单调与低周反复荷载作用下胶合木梁柱延性抗弯节点试验研究[J];建筑结构学报;2015年10期

2 周华樟;祝恩淳;刘志周;;胶合木网壳半刚性节点受力性能试验研究[J];建筑结构学报;2015年03期

3 程树良;刘心洁;辛亚军;颜学渊;王焕定;;工字型钢铅组合耗能器减震体系的优化设计研究[J];工程力学;2013年09期

4 肖岩;李磊;杨瑞珍;单波;佘立永;;胶合竹梁桥蠕变及承载力试验研究[J];建筑结构;2013年18期

5 陈志勇;祝恩淳;潘景龙;;应县木塔精细化结构建模及水平受力性能分析[J];建筑结构学报;2013年09期

6 何敏娟;倪淑娜;马人乐;白雪;;木结构钢填板预应力套管螺栓连接性能试验[J];同济大学学报(自然科学版);2013年09期

7 肖岩;杨瑞珍;单波;佘立永;李磊;;结构用胶合竹力学性能试验研究[J];建筑结构学报;2012年11期

8 张盛东;范新海;屈文俊;;内嵌多块钢板销式木连接力学性能研究[J];同济大学学报(自然科学版);2012年08期

9 吴从晓;周云;邓雪松;;钢铅粘弹性阻尼器试验研究[J];工程力学;2012年03期

10 周云;黄慧敏;朱勇;;组合式双圆锥耗能器的设计与性能模拟分析[J];振动与冲击;2012年01期

相关博士学位论文 前3条

1 刘猛;新型铅阻尼器与预应力装配式框架节点抗震性能研究[D];北京工业大学;2008年

2 邢德进;新型SMA阻尼器及结构减震控制应用研究[D];天津大学;2008年

3 曲激婷;位移型和速度型阻尼器减震对比研究及优化设计[D];大连理工大学;2008年

相关硕士学位论文 前8条

1 杜顺禹;隔板式铅阻尼器的试验仿真研究[D];燕山大学;2016年

2 吴智立;木网壳新型耗能节点受力性能数值模拟研究[D];广州大学;2015年

3 刘志周;木网壳半刚性节点连接受力性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

4 刘心洁;隔板式钢铅组合耗能器的耗能性能研究[D];燕山大学;2013年

5 张鹤岚;现代胶合木构件拼接节点力学性能研究[D];上海交通大学;2013年

6 徐昕;新型扇形铅粘弹性阻尼器性能及应用研究[D];广州大学;2012年

7 张磊;花旗松胶合木构件主要力学性能研究[D];天津大学;2012年

8 罗军峰;粘滞阻尼器在结构抗震中的应用与研究[D];西南交通大学;2011年

本文编号：2857791