某改进型钢柱脚力学性能研究

发布时间：2022-08-09 19:05

　　钢柱脚作为结构承上启下的传力构件,是决定结构承载力主要因素和建筑结构重要节点之一,其中埋入式柱脚和外包式柱脚是最常用的两种柱脚节点,然而我国对钢柱脚节点研究较少,所以,在多高层钢结构建筑中,对钢柱脚的研究就显得尤为重要。本文以云南丽江某工程为背景,提出对箱形柱柱脚每边各切100mm槽口的一种改进型钢柱脚节点,采用ABAQUS有限元程序,分别建立了埋入式柱脚和外包式柱脚两种模型,在单调加载作用下进行了非线性有限元研究,改进型钢柱脚增大了受约束混凝土的面积,钢柱洞口也可穿钢筋,同时底板用来安装锚栓,减小了底板面积,因此大大改善了钢柱的承载能力和变形性能,研究成果将对改进型柱脚的设计和应用提供了相关参考,并运用于土木工程领域。本文在以下几个方面做了相关的研究工作:（1）综述国内外埋入式柱脚和外包式柱脚的研究现状,并总结国内外相关规范的传力分析和计算公式的相关补充。（2）通过大型有限元软件ABAQUS建立埋入式柱脚模型,对比试验结果和有限元结果验证模型的可行性,试验结果与有限元结果吻合较好,证明了模型和参数的选取是合理的。（3）对埋入式和外包式柱脚进行模型的建立和数值模拟分析,在单调加载下研究... 

【文章页数】：110 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 钢柱脚分类
    1.3 钢柱脚研究综述
        1.3.1 埋入式柱脚研究综述
        1.3.2 外包式柱脚研究综述
        1.3.3 小结
    1.4 本文研究的主要内容
第二章 改进型埋入式柱脚有限元模型的建立
    2.1 有限元法概述
    2.2 ABAQUS软件分析步骤及要点
    2.3 埋入式柱脚设计规定及传力分析
    2.4 建模方法及材料本构
        2.4.1 单元类型选取
        2.4.2 材料的本构
        2.4.3 非线性接触
        2.4.4 相互作用及边界条件
        2.4.5 网格划分
        2.4.6 求解
        2.4.7 小结
    2.5 ABAQUS有限元模型的校核
        2.5.1 试验概况
        2.5.2 结果对比
        2.5.3 小结
    2.6 本章小结
第三章 改进型埋入式柱脚受力性能数值模拟
    3.1 概述
    3.2 改进型埋入式柱脚的数值模拟结果
        3.2.1 荷载位移曲线
        3.2.2 构件应力变化及破坏过程
        3.2.3 弯矩转角曲线
        3.2.4 柱脚极限承载力
        3.2.5 传力机理
    3.3 改进型柱脚与传统箱形柱脚对比
    3.4 改进型柱脚变参数分析
        3.4.1 埋深比的影响
        3.4.2 栓钉的影响
        3.4.3 洞口高度的影响
        3.4.4 底板的影响
    3.5 本章小结
第四章 改进型外包式柱脚受力性能数值模拟
    4.1 概述
    4.2 外包式柱脚设计规定及传力分析
    4.3 模型的确立
        4.3.1 外包式柱脚试件尺寸及配筋情况
        4.3.2 相互作用及边界条件
        4.3.3 网格划分
    4.4 数值模拟分析
        4.4.1 改进型外包式柱脚计算结果
        4.4.2 小结
    4.5 改进型外包式柱脚变参数分析
        4.5.1 抗剪栓钉对比分析
        4.5.2 外包混凝土厚度影响分析
        4.5.3 外包混凝土高度影响分析
        4.5.4 底板的影响分析
        4.5.5 型钢柱槽口应力集中的影响分析
    4.6 本章小结
第五章 埋入式柱脚与外包式柱脚的参数化对比分析
    5.1 概述
    5.2 基于《高规》公式的比较
        5.2.1 外包混凝土高度与埋入式对比
        5.2.2 外包混凝土厚度与埋入式对比
    5.3 数值模拟分析对比
        5.3.1 外包混凝土高度与埋入式对比
        5.3.2 外包混凝土厚度与埋入式对比
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土核心筒结构非线性有限元分析[J]. 陈栋,樊成,孙少丽,徐涛,李瑶亮.  建筑结构. 2017(24)
[2]钢筋混凝土框架顶部钢结构加层柱脚节点设计[J]. 程河山,宋建学,胡卫国.  世界地震工程. 2014(02)
[3]埋入式柱脚粘结滑移性能的试验研究[J]. 孟祥东,殷志文,陈忠汉.  苏州科技学院学报(工程技术版). 2011(02)
[4]钢管混凝土柱外包式柱脚抗震设计方法探讨[J]. 徐永基,吕旭东,张又一,陈以一,王伟,王毅.  建筑结构. 2009(06)
[5]钢管混凝土外包式柱脚抗弯性能试验研究[J]. 王毅,陈以一,王伟,徐永基,吕旭东.  建筑结构. 2009(06)
[6]埋入式钢柱脚单调加载试验研究[J]. 杨建,殷志文,陈忠汉.  苏州科技学院学报(工程技术版). 2009(02)
[7]埋入式钢柱脚抗震性能的试验研究[J]. 王桢希,殷志文,陈忠汉.  混凝土与水泥制品. 2009(02)
[8]外包式钢柱脚设计方法研究[J]. 童根树,郭立湘.  工业建筑. 2008(10)
[9]ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数验证[J]. 张劲,王庆扬,胡守营,王传甲.  建筑结构. 2008(08)
[10]埋入式钢柱脚的传力分析和设计计算[J]. 金波,童根树.  工业建筑. 2008(07)

博士论文
[1]六边形钢管混凝土柱及其外包式柱脚工作机理研究[D]. 徐悟.清华大学 2016
[2]钢管混凝土局部受压时的工作机理研究[D]. 刘威.福州大学 2005

硕士论文
[1]埋入式柱脚设计方法与受力性能研究[D]. 刘珺雯.湖南大学 2013
[2]边柱埋入式钢柱脚节点性能试验研究[D]. 马彬.北京林业大学 2011
[3]钢管混凝土外包式柱脚节点性能试验研究[D]. 王毅.同济大学 2007



本文编号：3673114