树状柱钢框架中钢梁高强螺栓拼接耗能的试验研究

发布时间：2017-09-09 05:36

  本文关键词：树状柱钢框架中钢梁高强螺栓拼接耗能的试验研究

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【摘要】：树状柱钢框架的钢梁拼接设计得弱些,利用拼接处高强螺栓的滑移消耗能量,保护梁柱连接处焊缝,避免脆性破坏。但现有研究多限于节点研究,缺少结构整体的试验研究,本文将试图填补这一空白。为了研究树状柱整体钢框架在地震作用下的抗震性能,本文进行了试验和有限元模拟研究。在试验中,按照不同的设计方法,设计了3个树状柱上下各带半层的钢框架试件,施加循环荷载,得到试件的滞回曲线、梁翼缘应力和拼接处两端的位移。对试件滞回曲线分析,算出能量耗散系数E,研究树状柱钢框架的耗能性能;对梁翼缘应力分析,研究树状柱钢框架梁上应力分布规律;对钢梁拼接处两端位移进行分析,研究树状柱钢框架的转动能力。在有限元模拟中,先利用Sap2000有限元软件,修改三折线模型参数,更加准确地验证了钢梁拼接处的受力性能;设计了4、6、8和10层树状柱钢框架三维结构,取其中的单榀两跨模型在Sap2000软件中建模并选取4条地震波做时程分析,得到树状柱钢框架的顶点侧移、层间侧移角、剪力等参数。与传统钢框架作比较,得出树状柱钢框架在低层和多层结构中,可以减小顶点侧移,但在高层结构中,有增大趋势;树状柱可以减小层间侧移角,相邻楼层侧移角变化更加缓和,稳定性能更好;树状柱钢框架显著减小了基底剪力,可以优化柱截面尺寸,使结构更加经济。
【关键词】：树状柱钢框架 循环荷载试验 三折线模型 顶点侧移 层间侧移角 基底剪力
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU391
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 选题背景10
• 1.2 梁柱连接节点的改进研究10-12
• 1.3 梁与梁高强螺栓拼接节点的研究12-15
• 1.4 梁柱改进连接节点对钢框架整体性能影响的研究15-17
• 1.5 梁与梁高强螺栓拼接节点对钢框架整体性能影响的研究17-18
• 1.6 现有研究的不足18
• 1.7 本文的研究工作18-19
• 第二章 树状柱钢框架的试验研究19-47
• 2.1 试验概述19-30
• 2.1.1 钢框架试件设计19-22
• 2.1.2 试件的加工22-23
• 2.1.3 材性试验23-26
• 2.1.4 高强螺栓拼接性能试验26-29
• 2.1.5 应变片和位移计位置29-30
• 2.1.6 试验的装配30
• 2.2 试验加载方案30-31
• 2.3 试验现象31-39
• 2.3.1 Frame 3 试验现象31-33
• 2.3.2 Frame 3 试验现象分析33
• 2.3.3 Frame 1 试验现象33-35
• 2.3.4 Frame 1 试验现象分析35-36
• 2.3.5 Frame 2 试验现象36-38
• 2.3.6 Frame 2 试验现象分析38
• 2.3.7 试验现象比较分析38-39
• 2.4 试验数据分析39-45
• 2.5 试验结论45-46
• 2.6 试验建议46-47
• 第三章 连接节点的有限元模拟验证47-55
• 3.1 已有试验试件分析47-49
• 3.2 已有三折线、二折线模型概况49-50
• 3.3 已有三折线和二折线模型分析50-51
• 3.4 新三折线、二折线模型的建立及验证51-55
• 3.4.1 新三折二折线模型的建立51-53
• 3.4.2 连接节点有限元的验证53-55
• 第四章 树状柱钢框架抗震性能分析55-74
• 4.1 有限元钢框架模型设计55-60
• 4.1.1 有限元模型整体尺寸55-57
• 4.1.2 钢梁拼接节点设计57-60
• 4.2 地震波的选择和调整60-62
• 4.2.1 地震波选择依据60
• 4.2.2 地震波选取60-62
• 4.3 大震作用下有限元钢框架模型的抗震性能62-73
• 4.3.1 结构顶点侧移和各层侧移分析62-65
• 4.3.2 侧移角分析65-68
• 4.3.3 剪力分析68-71
• 4.3.4 模态与剪重比分析71-73
• 4.4 本章小结73-74
• 第五章 结论建议与展望74-76
• 5.1 结论74
• 5.2 建议74-75
• 5.3 展望75-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 作者简介80
• 攻读硕士学位期间所发表的论文80

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本文编号：818606